DE2244908B2 - PERMSELECTIVE POLYMERIC MEMBRANES - Google Patents

PERMSELECTIVE POLYMERIC MEMBRANES

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DE2244908B2
DE2244908B2 DE19722244908 DE2244908A DE2244908B2 DE 2244908 B2 DE2244908 B2 DE 2244908B2 DE 19722244908 DE19722244908 DE 19722244908 DE 2244908 A DE2244908 A DE 2244908A DE 2244908 B2 DE2244908 B2 DE 2244908B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/18Polybenzimidazoles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/58Other polymers having nitrogen in the main chain, with or without oxygen or carbon only
    • B01D71/62Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

(1) die Lösung teilweise in einem solchen Ausmaß verfestigt, daß die erhaltene teilweise verfestigte Membran sich selbst trägt bzw. selbsterhaltende Eigenschaften aufweist, und(1) the solution partially solidifies to such an extent that the obtained partially solidified membrane is self-sustaining or has self-sustaining properties, and

(2) man die teilweise verfestigte Membran in ein Nicht-Lösungsmittel d) für das lineare Polymere a) eintaucht, das mit dem organischen Lösungsmittel b) verträglich ist, wobei min- '5 destens 75 Gewichtsprozent des organischen Lösungsmittels b) oder des organischen Lösungsmittels b) und der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht c), die in der teilweise verfestigten Membran zurückgeblieben sind, extrahiert werden.(2) the partially solidified membrane is immersed in a non-solvent d) for the linear polymer a) which is compatible with the organic solvent b), with at least 5 at least 75 percent by weight of the organic solvent b) or the organic solvent b) and the low molecular weight compound c) remaining in the partially solidified membrane are extracted.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung, die die drei Bestandteile a), b) und c) enthält, die Verbindung c) mit niedrigem Molekulargewicht in einer Menge enthält, die geringer ist als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das lineare Polymere a), die Lösung 7 bis 50 Gewichtsprozent an linearem Polymeren a) enthält und die Lösung 50 bis 93 Gewichtsprozent an organischem Lösungsmittel b) enthält. 3. The method according to claim 2, characterized in that the solution containing the three components a), b) and c) containing the low molecular weight compound c) in an amount which is less than 50 percent by weight, based on the linear polymer a), of the solution 7 to 50 percent by weight of linear polymer a) and the solution 50 to 93 percent by weight of organic solvent b) contains.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise verfestigte Membran mit selbsttragender Eigenschaft, die aus der Lösung, die die Bestandteile a) und b), vorzugsweise mit der Verbindung c) mit niedrigem Molekulargewicht enthält, hergestellt wurde, in das Nicht-Lösungsmittel d) bei einer Temperatur im Bereich von -200C bis 5O0C eingetaucht wird, wobei mindestens 80 Gewichtsprozent des organischen Lösungsmittels a) oder mindestens 80 Gewichtsprozent von jeweils dem organischen Lösungsmittel b) und der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht c) extrahiert werden.4. The method according to claim 2, characterized in that the partially solidified membrane with self-supporting property, which was prepared from the solution containing the components a) and b), preferably with the compound c) having a low molecular weight, into the non -Solvent d) is immersed at a temperature in the range from -20 0 C to 50 0 C, at least 80 percent by weight of the organic solvent a) or at least 80 percent by weight of each of the organic solvent b) and the low molecular weight compound c) extracted will.

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Die Erfindung betrifft permselektive polymere Membranen für die selektive Trennung von fluiden Mischungen, und zwar permselektive Membranen, die ein lineares Polymer enthalten, das N-arylsubstituierte Benzimidazoleinheiten enthält, und ein Verfahren zur Herstellung solcher permselektiven Membranen. Es ist seit langem bekannt, daß spezifische Bestandteile in einer fluiden Mischung abgetrennt, gereinigt oder konzentriert werden können durch Umkehr-Osmose-Verfahren, wobei eine Membran oder eine Grenzschicht mit Permselektivität verwendet wird.The invention relates to permselective polymeric membranes for the selective separation of fluid mixtures, namely, permselective membranes containing a linear polymer that is N-aryl substituted Contains benzimidazole units, and a process for the preparation of such permselective membranes. It has long been known that specific components are separated in a fluid mixture, Can be purified or concentrated by reverse osmosis using a membrane or an interface with permselectivity is used.

In letzterer Zeit hat man Umkehr-Osmose-Verfahren oder umgekehrten Osmose-Verfahren bei der Herstellung von reinem Wasser aus Seewasser oder aus salzigem Wasser oder anderen unreinen Wassern oder durch Behandlung von Abfallwassern und Drainagen größere Bedeutung beigemessen, da ein steigender Bedarf für die Sicherheit der Wasserbestände oder Resourcen besteht und da die Umweltverschmutzung vermieden und möglichst wenig Energie verbraucht werden soll.Recently, reverse osmosis or reverse osmosis has been used Production of pure water from sea water or from salty water or other impure waters or by treating waste water and drainage more prominently, as an increasing There is a need for the safety of water supplies or resources and there is pollution should be avoided and as little energy as possible should be used.

Die Trennverfahren, bei denen die Permselektivität solcher Membranen verwendet wird, hat auf den Gebieten der Dialyse der elektrolytischen Dialyse und der Ultrafiltration große Entwicklungen mit sich gebracht. Forschungsarbeiten wurden mit dem Ziel unternommen, geeignete Substrate für solche Membranen zu schaffen und Verfahren zur Herstellung von solchen Membranen zur Verfugung zu stellen.The separation processes in which the permselectivity of such membranes is used has on the Areas of dialysis, electrolytic dialysis and ultrafiltration with great developments brought himself. Research has been undertaken with the aim of finding suitable substrates for such To create membranes and methods of making such membranes are available too place.

Die Qualität solcher permselektiver Membranen ist der wichtigste Faktor bei den Trennverfahren, bei denen eine umgekehrte osmotische Membran verwendet wird, und um mit Membranen dieser Art eine wirksame Trennung zu erzielen, ist es unbedingt erforderlich, daß die Membran eine charakteristische Permselektivität aufweist.The quality of such permselective membranes is the most important factor in the separation process, where a reverse osmotic membrane is used, and to deal with membranes of this type To achieve effective separation, it is imperative that the membrane have a characteristic Has permselectivity.

Die Membran sollte eine solche charakteristische Eigenschaft aufweisen, daß sie ermöglicht, daß ein spezifisches flüssiges Medium in einer fluiden Mischung durch sie durchströmt, daß aber die anderen Komponenten nicht durchdringen können. Wird eine Trennung unter Verwendung einer solchen Membran durchgeführt, muß diese eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, die ausreicht, den hohen Betriebsdruck auszuhaken, und sie muß außerdem eine ausreichend! praktische Durchdringungsgeschwindigkeit besitzenl Die Membran muß weiterhin die Fähigkeit aufweisen, diese gewünschten Eigenschaften während einer [längeren Zeit beizubehalten. Es ist erforderlich, daß die Membran chemisch und physikalisch für lange Zeit bei den Betriebsbedingungen stabil ist.The membrane should have such a characteristic that it enables a specific liquid medium in a fluid mixture flows through them, but that the others Components cannot penetrate. Will a separation using such a Membrane carried out, this must have a high mechanical strength that is sufficient to the high Operating pressure, and it must also be sufficient! practical penetration speed The membrane must also have the ability to produce these desired properties for a longer period of time. It is required that the membrane chemically and physically is stable for a long time under the operating conditions.

Mit zunehmender Bedeutung der umgekehrten Osmose-Trennverfahren wurden viele Versuche unternommen, Substrate zu entwickeln, die für solche Membranen mit den gewünschten Eigenschaften geeignet sind, und verschiedene Membran-Substrate wurden erprobt. Diese üblichen Membranen zeigen jedoch keine hohe Permeabilität oder hohe Entsalzungsaktivität, selbst wenn sie für die Entmineralisierung oder Entsalzung von Seewasser oder salzhaltigem Wasser verwendet werden, und ihre Stabilität ist nicht so hoch, daß sie in industriellem Maßstab während längerer Zeit verwendet werden können. Man hat angenommen, daß von den bekannten Membranen eine asymmetrische Celluloseacetat-Membran, die' von Lοeb und Sourirajan (vgl. die US-Patentschrift 3133 132) beschrieben ist, die beste ist. Jedoch wird eine Celluloseacetat-Membran dieser Art unter sauren oder alkalischen Bedingungen oder durch Mikroorganismen oder ähnliche leicht hydrolysiert, was eine Verschlechterung in den Eigenschaften mit sich bringt. Sie besitzt daher nur eine begrenzte Gebrauchsdauer. Zusätzlich zu diesem Nachteil ist ihre Verwendung begrenzt. Celluloseacetat-Membranen dieser Art sind daher nicht zufriedenstellend. With the increasing importance of reverse osmosis separation processes, many attempts have been made to To develop substrates that are suitable for such membranes with the desired properties and various membrane substrates were tried. These common membranes show however, not high permeability or high desalination activity even when used for demineralization or desalination of sea water or saline water can be used, and their stability is not so high that it can be used on an industrial scale for a long time. It has been assumed that of the known membranes an asymmetrical cellulose acetate membrane, which is described by Lοeb and Sourirajan (see. US Pat. No. 3,133,132), which best is. However, a cellulose acetate membrane of this type is used under acidic or alkaline conditions or easily hydrolyzed by microorganisms or the like, causing deterioration in properties brings with it. It therefore only has a limited useful life. In addition to this The disadvantage is their limited use. Cellulose acetate membranes of this type are therefore not satisfactory.

Kürzlich wurden permselektive Membranen, die als Substrat ein stickstoffhaltiges Polymeres, wie ein vollständig aromatisches Polyamid oder Polyhydrazid, enthalten, beschrieben (vgl. beispielsweise die US-' Patentschrift 135 67 632).Recently, permselective membranes using a nitrogenous polymer, such as a substrate, have been used completely aromatic polyamide or polyhydrazide, contain, described (see, for example, the US- ' Patent 135 67 632).

Typische Beispiele von Polymeren, die Stickstoff enthalten und in dieser US-Patentschrift beschriebenTypical examples of polymers containing nitrogen and described in this US patent

sind, sind beispielsweise Polymetaphcnylen-isophthalamid-tcrcphthalamid-Mischpolymere und PoIyisophthaloylhydrazid. Obgleich in dieser Litcraturstcllc beschrieben wird, daß der Bcnzimidazolring in einer Kette der aromatischen Polyamide enthalten sein kunn, wird nicht gelehrt, daß stickstoffenthaltende lineare Polymere, die N-arylsubstituicrtc Benzimidazolcinhcitcn in der Hauptkette enthalten, als Substratpolymcrc Tür pcrmsclcktive polymere Membranen geeignet sind.are, for example, polymetaphenylene-isophthalamide-tcrcphthalamide copolymers and polyisophthaloyl hydrazide. Although this reference describes that the benzimidazole ring in a chain of aromatic polyamides is not taught that nitrogen-containing linear polymers which contain N-aryl-substituted benzimidazole compounds in the main chain are suitable as substrate polymers for plastic polymeric membranes.

Gegenstund der Erfindung sind pcrmselektive polymere Membranen, die eine ausgezeichnete Permselcktivitüt aufweisen und die die Durchlässigkeit von Wasser in einer wäßrigen Lösung mit hoher Geschwindigkeit ermöglichen, die aber gelöste Stoffe nicht durchlassen. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung solcher pcrmsclcktivcr Membranen. Diese Membranen, weisen ebenfalls ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften, wie Fesligkeil, Young-Modul, chemische Stabilität und ähnliche, auf; sie behalten die ausgezeichnete Pcrmselcktivilät während einer langen Zeit unter den Betriebsbedingungen bei und können leicht aus einem Substrat hergestellt werden.The subject of the invention are pcrmselective polymeric membranes which have an excellent permeability and which have the permeability of Allow water in an aqueous solution at high speed, but the dissolved substances not let through. The invention also relates to a method for producing such pcrmsclcktivcr membranes. These membranes also have excellent physical and chemical properties, such as Fesligkeil, Young's modulus, chemical stability and the like; they keep the excellent perkmselck civility during one under the operating conditions for a long time and can easily be manufactured from a substrate.

Die erfindungsgemäße pcrmselektive polymere Membran ist dadurch gekennzeichnet, daßThe pcrmselective polymeric membrane according to the invention is characterized in that

I. (I) die Membran im wesentlichen aus einem filmbildcnden linearen Polymeren besteht, das als Huuptstrukturcinheitcn sich wiederholende N-arylsubstituicrtc Bcnzimidazolcinheitcn (A) der allgemeinen FormelI. (I) the membrane consists essentially of a film-forming linear polymer, which as Main structural units of repeating N-aryl-substituted benzimidazole units (A) of the general formula

tische Gruppe mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen bedeutet, die in der Formel A-I dreiwertig und in der Formel A-2 vicrwcrtig ist, die beiden Stickstoffatome in jedem Ring an zwei benachbarten KcrnkohlcnMeans table group with up to 15 carbon atoms, trivalent in the formula A-I and in the Formula A-2 is representative, the two nitrogen atoms in each ring on two adjacent coal stoffatome der Gruppe Ar1 gebunden sind, und Ar2 und Ar3 einwertige aromatische Gruppen mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei die Einheiten der Formeln A-I und/oder A-2 direkt oder über zweiwertige organische Gruppen (B), worinSubstance atoms of the group Ar 1 are bonded, and Ar 2 and Ar 3 are monovalent aromatic groups with up to 15 carbon atoms, the units of the formulas AI and / or A-2 directly or via divalent organic groups (B), in which

■ο die durchschnittliche Zahl der Atome ausschließlich der Wasserstoffatome nicht größer als 80 ist, und wobei die beiden Enden der Gruppen (B), die an den Einheiten (A) gebunden sind, Kohlcnstoffatome sind, miteinander verbunden sind;■ ο the average number of atoms excluding hydrogen atoms is not greater than 80, and wherein the two ends of the groups (B) bonded to the units (A) are carbon atoms are connected to each other;

(2) der Parameter Hp der hydrophilen Eigenschaft, ausgedrückt durch die folgende Formel, des linearen Polymeren mindestens 0,4 beträgt:(2) the parameter H p of the hydrophilic property, expressed by the following formula, of the linear polymer is at least 0.4:

H =H = N11 N 11 + ION,+ ION,

pp Gesamtanzahl der Atome ausschließlichTotal number of atoms excluding

der Wasserstoffatome in dem Polymerenthe hydrogen atoms in the polymer

und/oderand or

N NN N

• \ / V• \ / V

—C Ar. C——C Ar. C—

N NN N

I II I

Ar3 Ar2 Ar 3 Ar 2

enthält, worin Y eine Gruppecontains where Y is a group

—CONH——CONH—

—NHCO——NHCO—

—CONHNHCO——CONHNHCO—

—NHCONH——NHCONH—

—NHCNHNHC——NHCNHNHC—

(A-2)(A-2)

und/oderand or

—C—NHNHCNH——C — NHNHCNH—

I! IlI! Il

ο οο ο

bedeutet, m Null oder I darstellt, Ar, eine aromameans, m represents zero or I, Ar, an aroma worin N11 die Anzahl der Wasserstoffbindungseinhcitcn ist, die durch die polaren Gruppen in dem gesamten Polymeren zur Verfügung gestellt werden und durch das Produkt der Anzahl (NA) der Wasserstoffbindungsgruppen in dem gesamten Polymeren und deren Wasserstoffbindungsfestigkeit (Gv) ausgewhere N 11 is the number of hydrogen bonding units provided by the polar groups in the entire polymer and the product of the number (N A ) of hydrogen bonding groups in the entire polymer and their hydrogen bonding strength (G v ) drückt wird, und N1 die Zahl der ionischen Gruppen in dem gesamten Polymeren bedeutet, mit der Maßgabe, daß die Anzahl der ionischen Gruppen nicht I pro 500 Einheiten des Molekulargewichts des Polymeren überschreitet;and N 1 represents the number of ionic groups in the entire polymer, provided that the number of ionic groups does not exceed 1 per 500 units of the molecular weight of the polymer;

(3) das lineare Polymere in einem Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch, ausgewählt unter Ν,Ν-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxyd und/oder Hexamethylphosphoramid, das gegebenenfalls bis zu 5 Gewichtsprozent Lithiumchlo-(3) the linear polymer in a solvent or solvent mixture, selected from Ν, Ν-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide and / or hexamethylphosphoramide, which optionally contains up to 5 percent by weight of lithium chloride rid enthalten kann, bei 25° C unter Bildung einer mindestens 7gewichtsprozentigen Lösung löslich ist; undmay contain rid, is soluble at 25 ° C to form an at least 7 weight percent solution; and

II. die Membran aus einer Lösung hergestellt wird, die enthältII. The membrane is made from a solution which contains

a) das lineare Polymere mit einer N-Aryl-substituierten Benzimidazolstruktur unda) the linear polymer with an N-aryl-substituted benzimidazole structure and

b) ein aprotisches polares organisches Lösungsmittel, das die Fähigkeit besitzt, das lineare Polymere darin aufzulösen, vorzugsweise zusammen mitb) an aprotic polar organic solvent, which has the ability to linear Dissolve polymers in it, preferably together with

c) einer Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht von nicht mehr als 500, die in dem organischen Lösungsmittel b) und in dem nachstehenden Nicht-Lösungsmittel d) löslich ist,c) a low molecular weight compound of not more than 500 which is soluble in the organic solvent b) and in the non-solvent d) below,

indem manby

(1) die Lösung teilweise in einem solchen Ausmaß verfestigt, daß die erhaltene, teilweise verfestigte(1) the solution partially solidified to such an extent that the one obtained partially solidified

Membran sich selbst trägt bzw. selbsterhaltendeMembrane self-sustaining or self-sustaining Eigenschaften aufweist, undHas properties, and

(2) man die teilweise verfestigte Membran in ein Nicht-Lösungsmittel d) für das lineare Polymere a) eintaucht, das mit dem organischen Lösungs(2) place the partially solidified membrane in a non-solvent d) for the linear polymer a) immersed with the organic solution mittel b) verträglich ist, wobei mindestens 75 Gemedium b) is tolerated, with at least 75 Ge wichtsprozent des organischen Lösungsmittels b) oder des organischen Lösungsmittels b) und der Verbindung mit niedrigem Molekulargewichtweight percent of the organic solvent b) or of the organic solvent b) and the low molecular weight compound

c), die in der teilweise verfestigten Membran zurückgeblieben sind, extrahiert werden.c) remaining in the partially solidified membrane are extracted.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die permselektive erfindungsgemäße polymere Membran ein S lineares Polymeres enthält, das als Hauptstruktureinheiten N-arylsubstituierte Benzimidazoleinheiten enthält, wobei das lineare Polymere die folgenden Erfordernisse erfüllt:In summary, it can be said that the permselective polymeric membrane according to the invention has an S linear polymer containing as main structural units N-aryl-substituted benzimidazole units contains, the linear polymer meeting the following requirements:

(1) Das lineare Polymere enthält als Hauptstruktureinheiten N-arylsubstituierte Benzimidazoleinheiten der folgenden Formel A-I(1) The linear polymer contains N-aryl-substituted benzimidazole units as main structural units of the following formula A-I

(A-I)(A-I)

worin m 0 oder 1 bedeutet, oder der folgenden Formel A-2wherein m is 0 or 1, or of the following formula A-2

—C—C

ArAr

Ar3 Ar 3

Ar,Ar,

C—C—

(A-2)(A-2)

(2) Der oben definierte Parameter (Hp) der hydrophilen Eigenschaft des linearen Polymeren beträgt mindestens 0,4, vorzugsweise mindestens 0,5.(2) The above-defined parameter (H p ) of the hydrophilic property of the linear polymer is at least 0.4, preferably at least 0.5.

(3) Das lineare Polymere besitzt einen bestimmten Grad an Löslichkeit (mindestens 7 Gewichtsprozent) in einem Lösungsmittel, das hauptsächlich enthält Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxyd oder Hexamethylphosphoramid (und wobei die Lösungsmittel Lithiumchlorid als Lösungshilfsmittel in einer Menge, die 5 Gewichtsprozent nicht übersteigt, enthalten können), und(3) The linear polymer has a certain degree of solubility (at least 7 percent by weight) in a solvent that mainly contains dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide or hexamethylphosphoramide (and the solvents being lithium chloride as a solubilizer in an amount not exceeding 5 percent by weight), and

(4) das lineare Polymere hat ein Molekulargewicht, das ausreicht, um Filme zu bilden.(4) the linear polymer has a molecular weight sufficient to form films.

Die obigen Erfordernisse (1) bis (4), die die erfindungsgemäße permselektive polymere Membran erfüllen muß, werden im folgenden näher beschrieben.The above requirements (1) to (4) which the permselective polymeric membrane of the present invention meet must be described in more detail below.

1. Struktur des Substratpolymeren1. Structure of the substrate polymer

Wie oben erläutert, kann die obige Formel A wie folgt geschrieben werden:As explained above, the above formula A can be written as follows:

Wenn m in der obigen Formel A-I I bedeutet, kann die Formel A-I folgendermaßen ausgedrückt werden:When m in the above formula AI means I, the formula AI can be expressed as follows:

-Y-Ar1 C— A-l/1--Y-Ar 1 C— Al / 1-

N
Ar2
N
Ar 2

und wenn m 0 bedeutet, wird die Formel A-1 folgendermaßen ausgedrückt:and when m is 0, the formula A-1 is expressed as follows:

-Ar,-Ar,

C—C—

A-1/2A-1/2

N
Ar,
N
Ar,

Die zweiwertige Atomgruppe A kann durch irgendeine der obigen Formeln A-I/1, A-I/2 oder A-2 dargestellt werden.The divalent atomic group A can be represented by any of the above formulas A-I / 1, A-I / 2 or A-2 being represented.

I η diesen Formeln A-1 und A-2 bzw. A-1/1, A-1/2 und A-2 bedeutet / Lr1 eine drei- oder vierwertige aromatisehe Gruppe, und Ar2 und Ar3 bedeuten eine einwertige arom !tische Gruppe. Jede dieser aromatischen Grupoen Ar1, Ar2 und Ar3 enthalten bis zu 15 Kohlei Stoffatome. Weiterhin können diese Gruppen dur:h solche Substituenten, wie niedrige Alkylgruppen niedrige Alkoxygruppen, Halogenatome) Nitrogruppen, Sulfonsäuregruppen, Carbonsäuregruppen, niedrige Alkoxycarbonylgruppen oder Salze dieser Siuregruppen substituiert sein.I η of these formulas A-1 and A-2 or A-1/1, A-1/2 and A-2 / Lr 1 denotes a trivalent or tetravalent aromatic group, and Ar 2 and Ar 3 denote a monovalent aromatic group ! table group. Each of these aromatic groups Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 contain up to 15 carbon atoms. Furthermore, these groups can be substituted by such substituents as lower alkyl groups, lower alkoxy groups, halogen atoms, nitro groups, sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, lower alkoxycarbonyl groups or salts of these acid groups.

Y bedeutet in der obigen Formel A-I oder A-I/1 eine Gruppe der folgenden FormelnY in the above formula denotes A-I or A-I / 1 a group of the following formulas

—CONH— (or -NHOC-)
—CONHNHOC-
—CONH— (or -NHOC-)
—CONHNHOC-

—NHCONH ——NHCONH -

—NHCNHNHC—/or —CNHNHCHN-—NHCNHNHC— / or —CNHNHCHN-

—C—C

Ar1 Ar 1

N
Ar,
N
Ar,

und die Anzahl der Gruppe Y, die in der Einheit Aand the number of group Y included in unit A

N enthalten ist, ist nicht besonders kritisch. In derN is not particularly critical. In the

/ \ 55 Einheit A kann ein Y oder können zwei oder mehrere/ \ 55 Unit A can be one Y or can be two or more

C— (A-I) Y-Gruppen vorhanden sein.C- (A-I) Y groups may be present.

\ / Atomgruppen A, die durch die obigen Formeln\ / Atomic groups A represented by the above formulas

N A-1 und A-2 ausgedrückt sind, müssen nicht gleich sein,N A-1 and A-2 are expressed do not have to be the same,

I und zwei oder mehrere verschiedene Reste A könnenI and two or more different radicals A can

Ar2 60 in der Polymerkette vorhanden sein. Die EinheitenAr 2 60 be present in the polymer chain. The units

von A können in der obigen Formel A-I oder A-2of A in the above formula A-I or A-2

N in umgekehrter Weise, wie es in der Formel A-I oderN in the reverse manner as in formula A-I or

/ \ A-2 gezeigt ist, enthalten sein./ \ A-2 must be included.

C— (A-2) Wie oben erwähnt, kann B entweder eine Ein-C— (A-2) As mentioned above, B can either be an

/ 65 fachbindung oder eine Kettenbindung der Struktur-/ 65 ply bond or a chain bond of the structural

N einheiten A sein. Die Einheit B kann irgendeine zwei-N units to be A. Unit B can be any two

I wertige organische Gruppe sein, wenn nur die durch-I be a valuable organic group if only the

Ar3 schnittliche Anzahl der Atome mit Ausnahme derAr 3 average number of atoms excluding the

609 524/389609 524/389

Wasserstoflatome in der gesamten Polymerkette nicht größer als 80 ist.Hydrogen atoms in the entire polymer chain is not greater than 80.

Es ist bevorzugt, daß das Subslraipolymer als Einheit A mindestens eine der Gruppen enthält, die durch die folgenden Formeln dargestellt werden:It is preferred that the subscript polymer as Unit A contains at least one of the groups represented by the following formulas:

N NN N

• \ / V• \ / V

—C ArJ C——C ArJ C—

N NN N

(IJ-I)(IJ-I)

Ar3 Ar 3

Ar,Ar,

-Ar1'-Ar 1 ' c—c— \ /\ / NN
II.
II.
Ar2 Ar 2
NN / V/ V COHN—Ar;COHN-Ar; C-C-
\ /\ /
NN
II.
Ar2 Ar 2

(11-2)(11-2)

(Π-3)(Π-3)

/ \ -NHOC-Ar1" C/ \ -NHOC-Ar 1 "C

Ar,Ar,

(11-4)(11-4)

(V-a)(V-a)

(V-b)(V-b)

(V-C)(V-C)

5555

worin R1 ein Wasserstoff- oder ein Halogenatom oder eine niedrige Alkylgruppe oder niedrige Alkoxygruppc mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, / 1 oder 2 bedeutet und Z eine Einfachbindung darstellt oder eine Alkylengruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen, —O—, —S—, —SO2—oder —CO— bedeutet und, wenn Z eine Einfachbindung darstellt, die Formel V-c eine drei- oder vierwertige Diphenylgruppe bedeutet und »...« in der aromatischen Gruppe eine Einfachbindung darstellt im Falle von Ar1' und ein ίο wherein R 1 is a hydrogen or a halogen atom or a lower alkyl group or lower alkoxy group with 1 to 3 carbon atoms, / 1 or 2 and Z is a single bond or an alkylene group with up to 4 carbon atoms, —O—, —S—, - SO 2 - or --CO - means and, if Z represents a single bond, the formula Vc means a trivalent or tetravalent diphenyl group and "..." in the aromatic group represents a single bond in the case of Ar 1 'and a ίο

worin Ar[ und Ar2' eine Gruppe der folgenden Formel bedeutet:wherein Ar [and Ar 2 'denotes a group of the following formula:

Wasserstoffatom oder einen Substituenten R1 im Fall von Ai['. Hydrogen atom or a substituent R 1 in the case of Ai ['.

Fur die Einheiten B ist es bevorzugt, daß das Substrat-Polymere als Einheiten B enthält: (I) mindestenseine Art von zweiwertigen organischen Gruppen, wie (i) aromatische Kohlenwasserstoffreste, die einen Benzol- oder Naphthalinkern enthalten, (ii) aliphatische Kohlenwasserstoffreste, die einen Cyclohexan-, Cyclopentan- oder Cyclobutanring enthalten, (iii) geradkettige oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und (iv) 5- oder 6gliedrige heterocyclische Reste, die Sauerstoff oder Schwefel enthalten und die an einen Benzolring kondensiert sein können, wobei in den terminalen Enden der zweiwertigen organischen Gruppen Kohlenstoffatome vorhanden sind, oder (2) (a) mindestens eine Art von zwei-, drei- oder vierwertigen organischen Gruppen, wobei die Kohlenstoffatome in den beiden endständigen Enden vorhanden sind und von den bei (i) bis (iv) genannten Resten stammen, und (b) die organischen Gruppen mit mindestens einer Art von Bindegliedern, wie —O—, —S—, -SO2-, —CO—,For the units B, it is preferred that the substrate polymer contains as units B: (I) at least one type of divalent organic groups, such as (i) aromatic hydrocarbon radicals which contain a benzene or naphthalene nucleus, (ii) aliphatic hydrocarbon radicals which contain a cyclohexane, cyclopentane or cyclobutane ring, (iii) straight-chain or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon radicals with 1 to 6 carbon atoms and (iv) 5- or 6-membered heterocyclic radicals which contain oxygen or sulfur and which can be fused to a benzene ring , wherein carbon atoms are present in the terminal ends of the divalent organic groups, or (2) (a) at least one kind of divalent, trivalent or tetravalent organic groups, the carbon atoms being present in the two terminal ends and of the at ( i) to (iv) mentioned radicals originate, and (b) the organic groups with at least one kind of Bindegl lower, such as —O—, —S—, -SO 2 -, —CO—,

—N——N—

(wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit I bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeutet),(where R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group means),

—COHN—
—CONHNHOC—
0
—COHN—
—CONHNHOC—
0

IlIl

—NHCHN——NHCHN—

—CONHNHCOHN——CONHNHCOHN—

undand

4545

—C—C

——("*'—— ("* '

gebunden sind und wobei die Atomgruppierungen (1) und (2) durch eine niedrige Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine niedrige Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ein .Halogenatom, eine Nitrogruppe, eine Säure- oder Carboxylgruppe, ein Salz eines Säurerestes, eine niedrige Alkoxycarbonylgruppe, eine primäre, sekundäre oder tertiäre Amino-are bonded and wherein the atomic groupings (1) and (2) by a lower alkyl group with 1 to 4 carbon atoms, a lower alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a .halogen atom, a Nitro group, an acid or carboxyl group, a salt of an acid residue, a lower alkoxycarbonyl group, a primary, secondary or tertiary amino

gruppe, ein Ammoniumsalz davon oder eine quaternäre Ammoniumbase substituiert sein können, und wobei in den Einheiten B, die in dem gesamten Polymeren vorhanden sind, die durchschnittliche Zahl an Atomen ausschließlich der Wasserstoffatome nicht größer als 80, vorzugsweise nicht größer als 50, ist.group, an ammonium salt thereof or a quaternary ammonium base may be substituted, and where in the units B present in the total polymer, the average number of atoms excluding the hydrogen atoms is not greater than 80, preferably not greater than 50.

Als Substratpolymere sind besonders bevorzugt: (I) Polymere, in denen die Einheiten A mindestensThe following are particularly preferred as substrate polymers: (I) Polymers in which the units A are at least

eine Art divalenter Gruppen, ausgedrückt durch diea kind of divalent groups, expressed by the folgende Formelfollowing formula

Richtung stehen kann), —O—, —SO—, -CODirection), —O—, —SO—, -CO

N—N—

—C—C

-CO-CO

c—c—

(Vl)(Vl)

(in diesem Fall ist der «- oder //-Ring dreiwertig), ίο —CONHNHOC—, eine Alkylengruppe mit I bis 4 Kohlenstoffatomen,(in this case the «or // ring is trivalent), ίο —CONHNHOC—, an alkylene group with I bis 4 carbon atoms,

sind, worin Ar2 und Ar^, die gleich oder verschieden sein können, eine einwertige aromatische Gruppe mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen, ausgedrückt durch die Formelare wherein Ar 2 and Ar ^, which may be the same or different, are a monovalent aromatic group having up to 15 carbon atoms, expressed by the formula

Ν—Ν—

IlIl

—C—C

-N-N

IlIl

C-C-

(Vl-I)(Vl-I)

2020th worin X — O—, — S—, —NH- darstellt, oderwherein X is -O-, -S-, -NH-, or

—N——N—

(Vl-2)(Vl-2)

3030th bedeutet;means;

(II) Polymere, worin die Einheiten A mindestens eine Art zweiwertiger Atomgruppierungen, die durch folgende Formel dargestellt werden,(II) Polymers in which the units A have at least one type of divalent atomic grouping which is represented by the following formula can be displayed,

(VI-3)(VI-3)

bedeuten, worin R2 und R3, die gleich oder verschieden sein können, ein WasserstofTatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen,ein Halogen- atom, eine Nitrogruppe, eine Sulfonsäure- oder Carbonsäuregruppe oder ein Salz davon, ρ 1 oder 2 bedeutet und Z die oben bei Formel V-c gegebenen Definitionen besitzt und worin die Einheiten B mindestens eine Art einer zweiwertigen organischen Gruppe, die durch die folgende Formel ausgedrückt wird,where R 2 and R 3 , which may be the same or different, denote a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a halogen atom, a nitro group, a sulfonic acid or carboxylic acid group or a salt thereof, ρ 1 or 2 and Z has the definitions given above in formula Vc and wherein the units B have at least one kind of divalent organic group which is expressed by the following formula,

— (VIII-I)- (VIII-I)

oderor

— (VIII-2)- (VIII-2)

enthalten, worin Ar2 die bei der obigen Formel VI gegebenen Definitionen besitzt, und die Einheiten B (VIi) 50 mindestens eine Art von Atomgruppierungen, die durch die folgende Formel dargestellt werden,contain, wherein Ar 2 has the definitions given in the above formula VI, and the units B (VIi) 50 contain at least one kind of atomic groupings which are represented by the following formula,

enthalten, worin qx einen durchschnittlichen Gehalt der Einheitenwhere q x is an average content of the units

6060

die in dem Polymeren enthalten sind, bedeutet und einen Wert von 0,2 bis 3 Mol pro Mol der wiederkehrenden Einheiten A aufweist, R2 und ρ die oben bei der Formel VI-I gegebenen Definitionen besitzen und W —CONH— (das auch in entgegengesetzterwhich are contained in the polymer, and has a value of 0.2 to 3 moles per mole of the repeating units A, R 2 and ρ have the definitions given above for the formula VI-I and W —CONH— (which also in opposite

enthalten, worin q2 den durchschnittlichen Gehalt der Einheitenwhere q 2 is the average content of the units

—W—W

bedeutet und einen Wert von O bis 3 Mol pro Moland has a value of from 0 to 3 moles per mole

der sich wiederkehrenden Einheiten A aufweist und R2, ρ und W die bei den Formeln VI und VII gegebenen Definitionen besitzen, undof the repeating units A and R 2 , ρ and W have the definitions given in formulas VI and VII, and

(111) Polymere, worin die Einheiten A mindestens eine Art von Atomgruppierungen bedeuten, die durch die folgende Formel X ausgedrückt wird(111) Polymers in which the units A represent at least one type of atomic groupings which are represented by the following formula X is expressed

C—C—

(X)(X)

IOIO

worin Ar2 die oben bei Formel Vl gegebene Definition besitzt, und die Einheiten B mindestens eine Art von Atomgruppierungen bedeuten, die durch die folgende Formel Xlwherein Ar 2 has the definition given above for formula VI, and the units B denote at least one type of atomic groupings represented by the following formula Xl

In der Formel IV ist definiert, daß Nn die Anzahl der gebundenen Wasscrstoflcinhcitcn bedeutet, die von polaren Gruppen in dem Gesamtmolekül geliefert werden, ausgedrückt als Produkt der Anzahl an Wasserstoffbindungsgruppen (NA) in dem gesamten Polymeren und deren Wasserstoffbindungsfestigkeit bzw. Wasserstoffbindungsstärke (C,,) und Nt die Anzahl der ionischen Gruppen in dem gesamten Polymeren bedeuten, mit der Maßgabe, daß die Anzahl der ionischen Gruppen nicht I pro SOO an Molekulargewicht des Polymeren überschreitet.In Formula IV it is defined that N n means the number of bonded hydrogen compounds provided by polar groups in the total molecule, expressed as the product of the number of hydrogen bonding groups (N A ) in the entire polymer and their hydrogen bond strength (C ,,) and N t mean the number of ionic groups in the entire polymer, with the proviso that the number of ionic groups does not exceed 1 per SOO in molecular weight of the polymer.

Verfahren zur Berechnung der NA, G1, und N11-Werte sind in den oben angegebenen Literaturstellen A und B in Einzelheiten beschrieben, in Tabelle I sind Werte von JV,,, G1, und N1, von typischen polaren Gruppen angegeben.Methods for calculating the N A , G 1 , and N 11 values are described in detail in references A and B cited above; Table I gives values of JV 1 , G 1, and N 1 , of typical polar groups .

Tabelle ITable I.

-r-W-4- -f -r-W-4- -f

20 —20 - Polare Gruppen (XI) Polar groups (XI)

Keton, aliphatisch-aromatischcr I „ Äther oder diaromatischcr ÄtherKetone, aliphatic-aromatic cr I. “Ether or diaromatic ether

N1.N 1 .

ausgedrückt werden, worin q2, R2, ρ und W die oben bei der Formel IX gegebenen Definitionen besitzen.are expressed in which q 2 , R 2 , ρ and W have the definitions given above for formula IX.

2. Hydrophile Eigenschaft2. Hydrophilic property

Das bei der Erfindung verwendete Substratpolymcrc, das die obenerwähnte Struktur aufweist, hat einen hydrophilen Parameter (H p) von mindestens 0,4, vorzugsweise von mindestens 0,5. Polymere, die einen hydrophilen Parameter (H ) von mindestens 0,55 besitzen, sind bei der Erfindung besonders bevorzugt.The substrate polymer used in the invention, which has the above-mentioned structure, has a hydrophilic parameter (H p ) of at least 0.4, preferably at least 0.5. Polymers having a hydrophilic parameter (H ) of at least 0.55 are particularly preferred in the invention.

Wie oben erwähnt, kann der Parameter (Hp) der hydrophilen Eigenschaft aus der folgenden FormelAs mentioned above, the parameter (H p ) of the hydrophilic property can be from the following formula

Dialiphatischer Äther 1Dialiphatic ether 1

Amino, substituiertes Amino I oder HydroxylAmino, substituted amino I. or hydroxyl

Ester, Sulfon oder SuIfoxyd I,SEster, sulfone or sulfoxide I, S

Amid 1,5Amide 1.5

Imidazo I 1,5Imidazo I 1.5

Oxadiazol 2Oxadiazole 2

C1-2C 1 -2

4 64th 6th

2 4 6 42 4th 6th 4th

»Ρ =»Ρ =

N11 + ION, N 11 + ION,

Gesamtanzahl der Atome, ausgenommen der Wasserstoffatome in dem PolymerTotal number of atoms, excluding the hydrogen atoms in the polymer

(IV)(IV)

berechnet werden.be calculated.

Es ist bekannt, daß ein Polymeres, das als Substrat für permselektives Material verwendet werden soll, in gewissem Maße hydrophil sein muß. Die Para-It is known that a polymer to be used as a substrate for permselective material, must be hydrophilic to some extent. The Para- Die Anzahl an ionischen Gruppen in dem Gesamt polymeren, d. h. der /ν,-Wert, kann leicht von monomeren Verbindungen berechnet werden, die man zur Herstellung des Substratpolymeren verwendet. Typische Fälle von ionischen Gruppen, die in demThe number of ionic groups in the total polymers, d. H. the / ν, value can easily be calculated from monomeric compounds that are used to make the substrate polymer. Typical cases of ionic groups in the Substratpolymeren der erfindungsgemäßen pcrmselektiven Membran enthalten sind, umfassen —SO3H, —SO3Me (worin Me ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall bedeutet), —COOH, —COOMe (worin Me die oben gegebene Definition besitzt),Substrate polymers of the pcrmselective membrane according to the invention include —SO 3 H, —SO 3 Me (where Me is an alkali metal or an alkaline earth metal), —COOH, —COOMe (where Me is as defined above), ein Ammoniumsalz oder ein quaternäres Ammoniumsalz. Es ist bevorzugt, daß die Zahl von ionischen Gruppen 1 oder weniger als 1 pro SOO des Molekulargewichtes des Substratpolymeren beträgt.an ammonium salt or a quaternary ammonium salt. It is preferred that the number of ionic Groups is 1 or less than 1 per SOO of the molecular weight of the substrate polymer.

meter N11 und N1, die zur Berechnung des Para-meter N 11 and N 1 , which are used to calculate the

3. Löslichkeit3. Solubility

meters (H p) der hydrophilen Eigenschaft gemäß der Formel Iv verwendet werden, werden beispielsweise in den folgenden Litcraturstellenmeters (H p ) of the hydrophilic property according to the formula Iv are used, for example, in the following references

A. Gordy, Stanford, »Journal of Chemical Physics«, Vol. 9, S. 204 bis 214 (März 1941) undA. Gordy, Stanford, Journal of Chemical Physics ", Vol. 9, pp. 204 to 214 (March 1941) and

B. US-Patentschrift 35 67 632B. U.S. Patent 3,567,632

beschrieben.described.

Wie aus der obigen Formel IV ersichtlich ist, wird der hydrophile Parameter (Hp) des Polymeren durch das Verhältnis der Summe aus (i) der WasserstofT-bindungsfcstigkeit, bezogen auf verschiedene polare Gruppen, die in dem Substratpolymer enthalten sind, und (ii) der Anzahl der ionischen Gruppen, die in dem Substratpolymer enthalten sind, zu der Anzahl der Anzahl der Atome, ausgenommen den Wasserstoffatomen, in dem Substratpolymeren ausgedrückt.As can be seen from the above formula IV, the hydrophilic parameter (H p ) of the polymer is given by the ratio of the sum of (i) the hydrogen bonding strength, based on various polar groups contained in the substrate polymer, and (ii) the number of ionic groups contained in the substrate polymer in terms of the number of the number of atoms excluding hydrogen atoms in the substrate polymer.

Es ist wesentlich, daß das Substratpolymere des permselektiven erfindungsgemäßen Polymeren die Forderung erfüllt, daß die Löslichkeit bei 25°C in einem Lösungsmittel, das mindestens eine der folIt is essential that the substrate polymer of the permselective polymer of the invention have the Requirement that the solubility at 25 ° C in a solvent containing at least one of the fol genden Verbindungen enthält: Ν,Ν-Dimethylacet- amid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxyd und Hexamethylphosphoramid (wobei das Lösungsmittel Lithiumchlorid in einer Menge enthalten kann, die 5% nicht überschreitet) mindestens 7 Gewichtsprocontains: Ν, Ν-Dimethylacet- amide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide and Hexamethylphosphoramide (the solvent may contain lithium chloride in an amount that Does not exceed 5%) at least 7 per cent by weight zent beträgt. Es ist bevorzugt, daß das Substrat polymere einen Löslichkeitswert von mindestens IO Gewichtsprozent besitzt.cent. It is preferred that the substrate polymer has a solubility value of at least 10 percent by weight.

Es ist nicht erforderlich, daß das Substratpolymere einen Löslichkeitswert von mindestens 7 GewichtsIt is not necessary that the substrate polymer have a solubility value of at least 7 weight prozent, bezogen auf alle vier Lösungsmittel, besitzt; es ist ausreichend, daß das Polymere einen Löslichkeitswert von mindestens 7 Gewichtsprozent, bezogen auf eines der vier zuvor erwähnten Lösungsmittel,percent based on all four solvents; it is sufficient that the polymer has a solubility value of at least 7 percent by weight on one of the four aforementioned solvents,

besitzt. Ein solches Lösungsmittel kann außerdem als Lösungshilfsmittel Lithiumchlorid in einer Menge enthalten, die 5 Gewichtsprozent nicht überschreitet.owns. Such a solvent can also use lithium chloride in an amount as a dissolving aid contain, which does not exceed 5 percent by weight.

4. Durchschnittliches Molekulargewicht ,4. Average molecular weight,

Das Substratpolymere der permselektiven erfindungsgemäßen Membran sollte ein durchschnittliches Molekulargewicht (einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad) aufweisen, der ausreicht, daß es eine Folie bildet. Um diese Forderung zu erfüllen, ist es bevorzugt, daß das Substratpolymere eine in fieren te Viskosität (*/mfc, bestimmt bei 300C) in einer Lösung des Polymeren in N-Methylpyrrolidon bei einer Konzentration von 0,5 g/100 ml von mindestens 0,4, besonders von mindestens 0,6, besitzt.The substrate polymer of the permselective membrane of the present invention should have an average molecular weight (an average degree of polymerization) sufficient to form a film. To meet this requirement, it is preferable that the substrate is a polymer (/ mfc *, determined at 30 0 C) in veer te viscosity in a solution of the polymer in N-methylpyrrolidone at a concentration of 0.5 g / 100 ml of at least 0.4, especially at least 0.6.

5. Herstellung von Substratpolymeren5. Manufacture of substrate polymers

Verfahren zur Herstellung von Substratpolymeren, die die vorstehenden Erfordernisse I bis 4 erfüllen, werden in der DT-OS 2244908, S. 18 bis 36, beschrieben. Process for the preparation of substrate polymers which meet the above requirements I to 4, are described in DT-OS 2244908, pp. 18 to 36.

6. Herstellung von Membranen6. Manufacture of membranes

Die erfindungsgemäßen permselektiven Membranen können hergestellt werden, indem man einen Film aus einer Lösung bildet, die hauptsächlich N-arylsubstituierte Benzimidazolhomopolymere oder -copolymere, wie sie zuvor beschrieben wurden, in einem organischen polaren Lösungsmittel enthält.The permselective membranes of the invention can be made by making a film forms a solution that mainly contains N-aryl-substituted benzimidazole homopolymers or copolymers, as previously described in an organic polar solvent.

Bevorzugte Lösungsmittel, die zur Bildung der Membranen verwendet werden, sind aprotische polare Lösungsmittel, insbesondere sogenannte amidartige Lösungsmittel, wie N-Methylpyrrolidon, N-Methylcaprolactam, N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Hexamethylphosphoramid oder Tetramethylharnstoff, und sulfon- oder sulfoxydartige Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxyd oder Tetramethylensulfon. Es ist besonders bevorzugt, daß ein solches aprotisches polares Lösungsmittel eine dielektrische Konstante (ε) von mindestens 1S besitzt.Preferred solvents used to form the membranes are aprotic polar ones Solvents, especially so-called amide-like solvents such as N-methylpyrrolidone, N-methylcaprolactam, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide or tetramethylurea, and sulfone- or sulfoxide-like solvents such as dimethyl sulfoxide or tetramethylene sulfone. It is particularly preferred that such aprotic polar solvent be dielectric Has a constant (ε) of at least 1S.

Bei der Herstellung einer Polymerlösung unter Verwendung eines solchen, wie obenerwähnten Lösungsmittel, können die Löslichkeit, die Trocknungseigenschaften, die Verfestigungseigenschaften und andere Eigenschaften eingestellt werden, indem man ein geeignetes Verdünnungsmittel zufügt. Als solche Verdünnungsmittel werden bevorzugt beispielsweise verwendet: Wasser, Methanol, Äthanol, Chloräthanol, Äthylenglykol, Chlorpropanol, Äthylacetat oder Chloroform. Es ist bevorzugt, daß ein solches Verdünnungsmittel in solcher Menge verwendet wird, daß das Substratpolymere, das in dem aprotischen polaren Lösungsmittel gelöst ist, nicht ausfällt und daß der Film während der Membranformungsstufe seine Transparenz nicht verliert.When preparing a polymer solution using such a solvent as mentioned above, can include solubility, drying properties, solidifying properties and others Properties can be adjusted by adding a suitable diluent. As such a diluent are preferably used, for example: water, methanol, ethanol, chloroethanol, Ethylene glycol, chloropropanol, ethyl acetate or chloroform. It is preferred to have such a diluent is used in such an amount that the substrate polymer contained in the aprotic polar Solvent is dissolved, does not precipitate and that the film is its during the membrane forming step Does not lose transparency.

Erfindungsgemäß verwendet man bei der Bildung der permselektiven Membranen vorzugsweise ein Verfahren, das darin besteht, daß man eine Lösung, die (a) ein lineares Substratpolymeres, das die obenerwähnten N-arylsubstituierten Benzimidazolstruktureinheiten enthält, und (b) ein aprotisches organisches Lösungsmittel, wie es oben angegeben wurde und das die Fähigkeit besitzt, das Substratpolymere zu lösen, oder eine Mischung der Lösungsmittel mit einem Verdünnungsmittel, wie oben angegeben (solche Lösungsmittel und deren Mischungen werden im folgenden als »aprotische organische Lösungsmittel« bezeichnet), und gewünschtenfalls zusammen mit (c) einer Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, die sowohl in dem organischen Lösungsmittel (b) als auch in einem Nicht-Lösungsmittel (d), das im folgenden erwähjnt wird, löslich ist und die ein Molekulargewicht aufweist, das 500 nicht überschreitet, teilweise verfestigt in solchem Maße, daß das entstehende teilweise verfestigte Produkt »selbststützend« ist), man das teilweise verfestigte Produkt in (d) ein Nicht-Lösungsmittel für das lineare Substratpolymere eintaucht, das mit dem polaren organischen Lösungsmittel verträglich ist und wobei man mindestens 75 Gewichtsprozent des polaren organischen Lösungsmittels (b) extrahiert oder von dem polaren organischen Lösungsmittel (b) und von der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (c), die in dem teilweise verfestigten Produkt zurückblieb. Erfindungsgemäß erhält man permselektive Membranen, die ausgezeichnete permselektive Eigenschaften aufweisen.According to the invention, it is preferred to use a in the formation of the permselective membranes A method which consists in obtaining a solution comprising (a) a linear substrate polymer comprising the above-mentioned Contains N-aryl-substituted benzimidazole moieties, and (b) an aprotic organic Solvent, as noted above, which has the ability to affect the substrate polymer to dissolve, or a mixture of the solvents with a diluent, as indicated above (such Solvents and their mixtures are hereinafter referred to as "aprotic organic solvents" designated), and if desired together with (c) a compound of low molecular weight, both in the organic solvent (b) and in a non-solvent (d) which is im is mentioned below, is soluble and has a molecular weight not exceeding 500, partially solidified to such an extent that the resulting partially solidified product is "self-supporting" is), making the partially solidified product in (d) a nonsolvent for the linear substrate polymer immersed that is compatible with the polar organic solvent and wherein at least 75% by weight of the polar organic solvent (b) or of the extracted polar organic solvent (b) and from the low molecular weight compound (c) which remained in the partially solidified product. According to the invention, permselective membranes are obtained which have excellent permselective properties.

Das bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung de' permselektiven Membranen wird nun im folgenden näher erläutert.The preferred method according to the invention for producing the permselective membranes is now explained in more detail below.

Erfindungsge näß wird das Substratpolymere (a), das die obenen /ahnten, sich wiederholenden N-arylsubstituierten I enzimidazoleinheiten enthält, in dem aprotischen organischen Lösungsmittel (b) in solcher Menge gelöst, Idaß die Polymerkonzentration ungefähr 7 bis ungefähr 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise ungefährl 10 bis ungefähr 35 Gewichtsprozent, beträgt. So kann auch eine geeignete Menge an Verdünnungsmittel, wie es oben erwähnt wurde, vor oder nach der Auflösung des Substratpolymeren zugefügt werden. Die Auflösung des Substratpolymeren in deni polaren organischen Lösungsmittel erfolgt bei einer geeigneten Temperatur innerhalb eines Bereichs von Zimmertemperatur bis 1000C.According to the invention, the substrate polymer (a) which contains the above / anticipated repeating N-aryl-substituted Ienzimidazole units is dissolved in the aprotic organic solvent (b) in such an amount that the polymer concentration is about 7 to about 50 percent by weight, preferably about 10 to about 35 weight percent. Thus, a suitable amount of diluent, as mentioned above, can also be added before or after the dissolution of the substrate polymer. The dissolution of the substrate polymer in deni polar organic solvent is carried out at a suitable temperature within a range from room temperature to 100 0 C.

Bevorzugt verwendet man bei der Auflösung des Substratpolymeren anorganische Salze, wie Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Lithiumnitrat, Calciumchlorid, Calciumbromid, Calciumnitrat oder Magnesiumperchlorat, oder organische Verbindungen, wie Harnstoff, Äthylenglykol, Glycerin oder Formamid. Anorganische Salze, wie sie oben angegeben wurden, sind als Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht (c) besonders bevorzugt. Die Auflösung der Verbindungen (c) mit niedrigem Molekulargewicht in dem aprotischen polaren Lösungsmittel (b) kann zu jeder Zeit 'erfolgen. Man kann eine solche Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (c) in dem organischen Lösungsmittel (b) vor, während oder nach der Auflösung des Substratpolymeren (a) in dem Lösungsmittel (b) lösen.Inorganic salts such as lithium chloride are preferably used in the dissolution of the substrate polymer, Lithium bromide, lithium nitrate, calcium chloride, calcium bromide, calcium nitrate or magnesium perchlorate, or organic compounds such as urea, ethylene glycol, glycerine or formamide. Inorganic Salts as noted above are considered to be low molecular weight compounds (c) particularly preferred. The dissolution of the low molecular weight compounds (c) in the aprotic polar solvent (b) can take place at any time. One can have such a connection low molecular weight (c) in the organic solvent (b) before, during or after dissolving the substrate polymer (a) in the solvent (b).

Die so gebildete Lösung, die das Substratpolymere (a) und) das aprotische polare Lösungsmittel (b) enthält, gegebenenfalls zusammen mit einer Verbindung (c) mit niedrigem Molekulargewicht, wird teilweise verfestigt, indem man einen Teil des Lösungsmittels daraus abtrennt und entfernt in einem solchen Maße, daß das Substratpolymere in der Lösung die selbsttragende Eigenschaft erhält und wobei man eine teilweise verfestigte Membran des Substratpolymeren (a) erhält.The solution thus formed, which contains the substrate polymer (a) and) the aprotic polar solvent (b) contains, optionally together with a low molecular weight compound (c), becomes partial solidified by separating a part of the solvent therefrom and removing it in such Measure that the substrate polymer in the solution receives the self-supporting property and where a partially solidified membrane of the substrate polymer (a) is obtained.

Es ist bevorzugt, daß eine solche teilweise verfestigte Membran 200 bis 25 Gewichtsprozent, insbesondere 150 bis 50 Gewichtsprozent, des aprotischen polaren Lösungsmittels (b) oder des Lösungsmittels (b) und der Verbinc ung mit niedrigem Molekulargewicht (c), bezogen auf das Substratpolymere (a), in der teilweiseIt is preferred that such be partially solidified Membrane 200 to 25 percent by weight, in particular 150 to 50 percent by weight, of the aprotic polar Solvent (b) or solvent (b) and the low molecular weight compound (c), based on the substrate polymer (a), in the partially

609 524/389609 524/389

17 1817 18

verfestigten Membran enthält. Es ist ebenfalls bevor- von jeweils dem Lösungsmittel (b) und der Verbin-contains solidified membrane. It is also preferable in each case to the solvent (b) and the compound

zugt, daß die Menge an Verbindung mit niedrigem dung mit niedrigem Molekulargewicht (c), wenn dieseadmits that the amount of low molecular weight compound (c) when this

Molekulargewicht, die in der Ausgangslösung vor- in dem Lösungsmittel (a) enthalten ist, extrahiert undMolecular weight, which is contained in the starting solution before in the solvent (a), extracted and

handcn ist, weniger als 50 Gewichtsprozent, ins- von der teilweise verfestigten Membran abgetrennt,handcn is, less than 50 percent by weight, separated from the partially solidified membrane,

besondere 5 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das 5 Es ist bevorzugt, daß diese Extraktion in solchemparticularly 5 to 30 percent by weight, based on the 5 It is preferred that this extraction in such

Substratpolymere, beträgt. Ausmaß stattfindet, daß 80 bis 100 GewichtsprozentSubstrate polymers. Extent takes place that 80 to 100 percent by weight

Die bevorzugten Temperaturen zum leilweisen des zurückbleibenden Lösungsmittels oder 80 bisThe preferred temperatures for the partial solvent remaining or 80 to

Trocknen, wobei man eine teilweise verfestigte Mem- lOOGcwichtsprozcnt von jeweils dem zurückblcibcn-Drying, whereby a partially solidified mem- loo weight percentage of the remaining

bran erhält, variieren abhängig von der Art des den Lösungsmittel und der Verbindung mit niedrigembran obtained vary depending on the type of the solvent and the low compound

Lösungsmittels, der Gießdicke, der Trocknungszeit, io Molekulargewicht abgetrennt werden können. ManSolvent, the casting thickness, the drying time, io molecular weight can be separated. Man

der Geschwindigkeit, mit der die Luft zum Trocknen erhält so eine permselcktivc, erfindungsgemäße Mcm-the speed with which the air for drying receives such a permselcktivc, Mcm-

cingeführt wird, und anderen Faktoren. Wenn aber bran.c, and other factors. But if bran.

die Verfestigung gemäß dem Trocknungsverfahren Bevorzugte Beispiele für Nicht-Lösungsmittel (d),the solidification according to the drying method Preferred examples of non-solvents (d),

erfolgt, liegen bevorzugte Temperaturen im Bereich die zum Eintauchen der teilweise verfestigten Folietakes place, preferred temperatures are in the range for immersing the partially solidified film

von 30 bis 2000C, insbesondere von 80 bis 1500C. 15 oder der Membran verwendet werden, umfassenfrom 30 to 200 ° C., in particular from 80 to 150 ° C., or the membrane can be used

Bei der Herstellung der obenerwähnten teilweisen beispielsweise Wasser, Alkohole, wie Methanol, Äthavcrfcstigtcn Membranen ist es möglich, diese zu einer nol, Propanol, Butanol, Athylenglykol oder Glycerin, geeigneten Form zu verformen. Beispielsweise kann oder wäßrige Lösungen solcher Alkohole. Die Verman das Substratpolymerc nicht nur zu einer Folie Wendung von Wasser, Methanol, Äthanol oder einer verformen, man kann ebenfalls einen dünnen Überzug 20 wäßrigen Lösung von Methanol oder Äthanol ist auf einer porösen Platte oder auf einem Substrat- besonders vorteilhaft. Im allgemeinen wird die Exmatcrial oder auf hohlen Fasern usw. bilden. Wenn fraktion vorzugsweise bei einer Temperatur im Bedic pcrmseleklive Membran als Folie gebildet werden reich von —20 bis +500C ausgeführt. Wird die soll, wird die obenerwähnte Lösung auf ein Band oder Eintauchsextraktion bei einer zu hohen Temperatur eine Platte gegossen. Wenn ein poröses Substrat- 25 durchgeführt, muß man, obgleich die Extraktionsmatcrial verwendet wird, wird das Substratmatcrial geschwindigkeit beschleunigt werden kann, vorsichtig mit der Lösung beispielsweise mit übcrzugswalzcn, sein, da die Eigenschaften der Membran durch Verdurch Sprühen mit Überzugsvorrichtimgcn oder durch lust der Transparenz bzw. Durchsichtigkeit und Eintauchen überzogen. Wenn eine Membran auf der Bindung von heterogenen Teilen in der Membran hohlen Faser gebildet werden soll, wird die Lösung 30 verschlechtert werden können. Im allgemeinen wird aus Spinndüsen für hohle Fasern extrudiert. Man die Eintauchsextraktion während einer Zeit durchkann so die obige Lösung zu teilweise verfestigten geführt, die ausreicht, daß mindestens 75 Gewichts-Folien oder Membranen gemäß trockenem oder prozent jeweils des zurückbleibenden Lösungsmittels feuchtem Verfahren oder mit einer Kombination und der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht von trockenem und feuchtem Verfahren verarbeiten. 35 aus der teilweise verfestigten Folie oder der teilweiseIn the production of the abovementioned, in some cases, water, alcohols such as methanol, or ethylene-based membranes, it is possible to shape them into a suitable shape for nol, propanol, butanol, ethylene glycol or glycerol. For example, or aqueous solutions of such alcohols. The Verman the substrate polymer not only to a film turn of water, methanol, ethanol or a deform, you can also a thin coating of 20 aqueous solution of methanol or ethanol on a porous plate or on a substrate is particularly advantageous. In general, the exmatcrial or on hollow fibers etc. will form. If fraction formed preferably at a temperature in the bedic pcrmseleklive membrane as a film are run from -20 to +50 0 C. If so, the above-mentioned solution is poured onto a tape or immersion extraction at too high a temperature a plate. If a porous substrate is carried out, although the extraction material is used, the speed of the substrate material can be accelerated, care must be taken with the solution, e.g. or transparency and immersion coated. If a membrane is to be formed on the bond of heterogeneous parts in the hollow fiber membrane, the solution 30 will be liable to deteriorate. Hollow fiber spinnerets are generally used for extrusion. One can perform the immersion extraction for a time so the above solution to partially solidified, sufficient that at least 75 weight sheets or membranes according to dry or percent of each remaining solvent wet method or with a combination and the low molecular weight compound of dry and process using a moist method. 35 from the partially solidified film or the partially

Erfindungsgemäß wird das so gebildete teilweise verfestigten Membran entfernt werden. Es ist bevor-According to the invention, the partially solidified membrane thus formed will be removed. It is before-

vcrfestigtc Produkt des Substratpolymeren, das selbst- zugt, daß nach der Extraktionsstufe die entstehendeSolidified product of the substrate polymer, which itself allows that after the extraction step the resulting

tragend ist, in ein Nicht-Lösungsmittel (d) eingetaucht, Membran in Wasser gelagert wird und dieser Zustandis bearing, immersed in a non-solvent (d), membrane is stored in water and this state

das mit dem aprotischen polaren organischen Lö- in der Membran beibehalten wird. Im allgemeinenwhich is retained in the membrane with the aprotic polar organic solvent. In general

sungsmittcl (b) verträglich ist, das aber das Substrat- 40 beträgt der Wassergehalt der Membran ungefährSolution (b) is compatible, but the substrate 40 , the water content of the membrane is approximately

polymere (a) darin nicht auflöst, und dabei werden 25 bis ungefähr 75 Gewichtsprozent,polymer (a) does not dissolve in it, and it is 25 to about 75 percent by weight,

mindestens 75 Gewichtsprozent des restlichen Lö- Der Wassergehalt der Membran wird gemäß derat least 75 percent by weight of the remaining lo- The water content of the membrane is determined according to the

sungsmittcls (b) oder mindestens 75 Gewichtsprozent folgenden Gleichung berechnet:sungsmittcls (b) or at least 75 percent by weight calculated from the following equation:

, , .... Gewicht des Wassers, das in der Membran enthalten ist ,„.,, .... Weight of the water contained in the membrane, “.

Wassergehalt (%) = ^— 7 —r τη;—r · 100.Water content (%) = ^ - 7 -r τη; -R · 100.

Gewicht der feuchten MembranWeight of the wet membrane

In einigen Fällen, wenn die Membran mit heißem nämlich einer doppelschichtigen Struktur, die eineIn some cases, when the membrane with hot namely a double-layer structure, which is a

Wasser von 70 bis 950C nach der Eintauchextrak- 50 dichte obere Schicht und eine dünne, relativ poröseWater from 70 to 95 0 C after the immersion extract 50 dense upper layer and a thin, relatively porous

tionsstufc behandelt wird, können die Eigenschaften, Schicht enthält. Beispielsweise kann man bei demtionstufc is treated, the properties that layer contains. For example, you can use the

wie die Entsalzungsfiihigkcit, weiter verbessert werden. Verfahren, bei dem der feuchte Film gebildet wird,like the desalination ability, can be further improved. Process in which the moist film is formed,

Wenn bei der Erfindung die Verbindung mit zuerst nur eine Filmoberflächc in Kontakt mit dem niedrigem Molekulargewicht (c) in der Lösung des Nicht-Lösungsmittel (d) bringen, und dabei wird auf Substratpolymeren (a) in dem aprotischen polaren 55 dieser Seite der Verfestigungsgrad beschleunigt. Im organischen Lösungsmittel vorhanden ist, wird bjsim Falle des trockenen Verfahrens wird das Lösungs-Eintauchen der teilweise verfestigten Membran in mittel vorzugsweise von einer Membranoberfläche das Nicht-Lösungsmittel (d) nicht nur das organische verdampft, und während ein Teil des Lösungsmittels Lösungsmittel (b), sondern ebenfalls die Verbindung noch in der Membran verbleibt, wird die Membran mit niedrigem Molekulargewicht (c) extrahiert und 60 in das Nicht-Lösungsmittel (d) eingetaucht, um das von der teilweise verfestigten Membran abgetrennt. restliche Lösungsmittel und ähnliches zu entfernen. Als Ergebnis erhält man permsclektive Membranen Im Falle, wo es erforderlich ist, eine Verbindung mit sehr feiner poröser Strukur, wodurch die Perm- mit niedrigem Molekulargewicht (c) zuzufügen, d. h. Selektivität der Membran weiter verbessert wird. ein anorganisches Salz oder ein organisches SalzWhen in the invention the connection with first only one film surface in contact with the low molecular weight (c) in the solution of the nonsolvent (d), and in doing so, becomes on Substrate polymer (a) in the aprotic polar 55 this side accelerates the degree of solidification. in the organic solvent is present, in the case of the dry method, solution immersion is used the partially solidified membrane in medium, preferably from a membrane surface the non-solvent (d) not only evaporates the organic, and while part of the solvent Solvent (b), but also the compound still remains in the membrane, becomes the membrane low molecular weight (c) extracted and immersed 60 in the non-solvent (d) to obtain the separated from the partially solidified membrane. to remove residual solvents and the like. As a result, permeable membranes are obtained in the case where it is necessary, a connection with very fine porous structure, thereby adding the perm low molecular weight (c), d. H. Selectivity of the membrane is further improved. an inorganic salt or an organic salt

Wie im Falle von Cclluloseacetat-Membranen, 65 oder eine organische Verbindung, die sich vonAs in the case of cellulose acetate membranes, 65 or an organic compound that differs from

vgl. US-Patentschrift 31 33 132, kann das crfindungs- dem organischen Lösungsmittel, bezogen auf dieSee US Patent 31 33 132, the crfindungs- the organic solvent, based on the

gemäße Substratpolymere in eine permselektive Mem- durchschnittliche Größe und die Verdampfungsge-according to substrate polymers in a permselective mem- average size and the evaporation

bran mit asymmetrischer Struktur verformt werden, schwindigkeit, unterscheidet, kann die Permselektivi-bran with asymmetrical structure can be deformed, speed, differentiates, the permselective

tat der entstehenden Mjembran stark verbessert werden, indem man eine solfchc Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht (c) bei der Extraktionsstufe entfernt. did the resulting membrane be greatly improved, by removing such a low molecular weight compound (c) in the extraction step.

Die erfindungsgemüßc permselektivc Membran hat im allgemeinen eine Dicke von 2 bis 400 μ. Im Falle, daß die Membran Folienform hat, beträgt die Dicke der Membran 10 bis 400 μ, vorzugsweise 40 bis 200 μ. Die hohle Faser hat im allgemeinen einen äußeren Durchmesser von 20 bis 150 μ, eine Dicke von 5 bis 40 μ und ein Hohlraumverhältnis (Leerstellenverhältnis) yon 0,1 bis 0,6.The permselective membrane according to the invention generally has a thickness of 2 to 400 μ. In the event that the membrane is in the form of a sheet, the thickness of the membrane 10 to 400 μ, preferably 40 to 200 μ. The hollow fiber generally has an outer diameter of 20 to 150 microns, one Thickness of 5 to 40 µ and a void ratio (vacancy ratio) of 0.1 to 0.6.

Dieerfindungsgemäßc permselektive Membran kann leicht hergestellt werden, und sie zeigt gute Wasserpermeabilität und Ehtsalzungseigenschaften, wenn sie zur Entsalzung oder Entmineralisierung von Meerwasser und salzigem Wasser gemäß dem Umkehr-Osmose-Verfahren verwendet wird. Die Membran aus dem Substr,atpolymeren ist chemisch sehr stabil und besitzt ausgezeichnete mechanische Eigenschaften. Sie kann sehr lange gebraucht werden, und selbst unter hohem Druck zeigt sie eine gute Formstabilität, und die Wasserpermeabilität wird nur wenig vermindert. Die erfindungsgemäße permselektivc Membran besitzt daher einen sehr großen praktischen Wert.The permselective membrane according to the invention can are easily manufactured, and it shows good water permeability and salting properties when they are used for the desalination or demineralization of sea water and salty water according to the reverse osmosis process is used. The membrane made of the substrate is atpolymeren chemically very stable and has excellent mechanical properties. It can be used for a very long time and even under high pressure, it shows good dimensional stability, and water permeability becomes only slightly diminished. The permselective membrane according to the invention therefore has a very large one practical value.

Wenn die permsclektive, erfindungsgemäße Membran zur Entsalzung oder Entmineralisierung von Seewasser oder salzhaltigem Wasser gemäß dem Umkehr-Osmose-Verfahren verwendet wird, zeigt sie solche ausgezeichneten permselektive Eigenschaften, daß die Wasserpermeabilität Wp 5 bis 1300 l/m2/Std. •Atmosphäre beträgt, und das Salzzurückhaltevermögen beträgt 40 bis99,8%. Die Wasserpermeabilität und das Salzzurückhaltevermögen werden gemäß den folgenden Formeln hestimmt:When the permeable membrane of the present invention is used for desalination or demineralization of sea water or salty water by the reverse osmosis method, it exhibits such excellent permselective properties that the water permeability Wp is 5 to 1300 l / m 2 / hour. • atmosphere, and the salt retention rate is 40 to 99.8%. The water permeability and the salt retention capacity are determined according to the following formulas:

... .... .. ... Menge an durchgedrungenem Wasser (1) ,... .... .. ... amount of water that has penetrated (1),

Wasserpermeabilitat Wp = · 103,Water permeability Wp = 10 3 ,

Membranfläche (m2) ■ Zeit (Std.) ■ Druck (Atjmosph.)Membrane area (m 2 ) ■ time (hours) ■ pressure (atmosphere)

Salzzurückhaltevermögen = 1 —Salt retention capacity = 1 -

Salzkonzentration in durchgedrungenem WasserSalt concentration in permeated water

Salzkonzentration, das als Beschickungs'material verwendet wurdeConcentration of salt used as feed material

!gnu n
igsmä
! gnu n
igsmä

Bei der Bestimmung der Wasserpermeabilität Wp gemäß der obigen Formel bedeutet der Druck (atm) den tatsächlichen Umkehr-Osmose-Druck, d. h. (/Ip- In), worin Vp die Differenz in den hydraulischen Drücken üb.'er der Membran und I.-τ die Differenz in den osmotischen Drücken über der Membran bedeutet. ,When determining the water permeability Wp according to the above formula, the pressure (atm) means the actual reverse osmosis pressure, ie (/ Ip- In), where Vp is the difference in the hydraulic pressures across the membrane and I.- τ means the difference in osmotic pressures across the membrane. ,

Die erfindungsgeniäße permselektive Membran unterscheidet sich eindeutig von der Membran der obenerwähnten US-Patentschrift 35 67 632. Das Substratpolymere der erfihdungsgemäßen permselcktivcn Membran enthält N-arylsubstituierte Gruppen in der Hauptkette, und durch die Anwesenheit der N-arylsubstituierten Gruppen besitzen die erfindungsgemäßen permselektiven Membranen eine hohe Permselektivität, die besser ist als die der permselektiven Membranen gemäß der US-Patentschrift 35 67 632. Aus den folgenden Beispielen ist ersichtlich, daß ein Vergleich von Poly-(metaphenylen-isophthalamid/terephthalamid)-Mischpolymerisat ein typisches Beispiel eines Substratpolymeren nach der US-Patentschrift mit dem erfindungsgemäß eingesetzten PoIyamid-benzimidazol! zeigt, daß das erfindungsgemäß eingesetzte Polymere leichter in eine Membran verarbeitet werden kann. Die Durchlässigkeitseigenschaften, insbesondere die permselektive Permeabilität, einer Membran, die aus den erfindungsgemäßen Polymeren gebildet wurde, ist wesentlich besser als die einer Membran, die aus den Polymeren der US-Patentschrift hergestellt wurde.The permselective membrane according to the invention clearly differs from the membrane mentioned above US Pat. No. 3,567,632. The substrate polymer of the permselcktivcn according to the invention Membrane contains N-aryl-substituted groups in the main chain, and due to the presence of the The groups according to the invention have N-aryl-substituted groups permselective membranes have a high permselectivity, which is better than that of permselective membranes Membranes according to US Pat. No. 3,567,632. From the following examples it can be seen that a Comparison of poly (metaphenylene-isophthalamide / terephthalamide) copolymers, a typical example of a substrate polymer according to the US patent with the polyamide-benzimidazole used according to the invention! shows that the polymer used according to the invention is more easily processed into a membrane can be. The permeability properties, especially the permselective permeability, a membrane formed from the polymers of the invention is significantly better than that of a membrane made from the polymers of the US patent.

Die erfindungsgemäße permselektive Membran wird wirksam nicht nur zur Entsalzung oder Entmineralisierung von Seewasser oder salzhaltigem Wasser verwendet, sondern ebenfalls zur Behandlung von giftigen Abfallwässern, die von Papierfabriken bzw. Pulpefabriken, Plattierungswerken und ähnlichen Anlagen abgegeben werden, zur Abtrennung von radioaktivem Abfallwasser, das aus Atommeilern oder ähnlichen abgegeben wird, und zur Abtrennung oder Konzentration verschiedener Bestandteile in der pharmazeutischen, biochemischen oder Nahrungsmittelindustrie. Die erfindungsgemäße permselektive Membran kann weiterhin bei der Dialyse und elektrolytischen Dialyse verwendet werden und findet auf anderen Gebieten starke Anwendung.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.
The permselective membrane according to the invention is effectively used not only for the desalination or demineralization of seawater or salty water, but also for the treatment of toxic waste water emitted from paper mills or pulp mills, plating works and similar plants, for the separation of radioactive waste water from nuclear reactors or the like, and for the separation or concentration of various components in the pharmaceutical, biochemical or food industry. The permselective membrane of the present invention can also be used in dialysis and electrolytic dialysis and is widely used in other fields.
The following examples illustrate the invention without, however, restricting it.

Beispiel 1example 1

3535

a) Herstellung des Polymerena) Preparation of the polymer

Gemäß dem Verfahren, wie es in der US-Patentschrift 35 18 234 beschrieben ist, wird ein Polyamid mit einer inherenien Viskosität von 0,85 (bestimmt bei 300C als Lösung von 0,5 g Polymeren in 100 ml N-Methylpyrrolidpn; im folgenden sind die Werte der inhcrenten Vjskosität, wenn nicht anders angegeben, auf diese Weise bestimmt) aus Terephthaloylchlorid und 2.4-Diaminodiphenylamin durch Polykondensation unter Verwendung eines Methylketon-Wassersystems hergestellt. Das Polyamidimin wurde bei 280 bis 300°<p während 3 Stunden in Stickstoffatmosphärc behandelt, wobei man ein Polyamidbenzimidazol mit einer inherenten Viskosität von 1,93 erhielt. Es wurde gefunden durch IR-Adsorp-According to the method, as described in US Patent No. 35 18 234, a polyamide having a inherenien viscosity of 0.85 (determined at 30 0 C as a solution of 0.5 g polymer in 100 ml of N-Methylpyrrolidpn; in The following are the values of the inherent viscosity, unless otherwise stated, determined in this way) prepared from terephthaloyl chloride and 2,4-diaminodiphenylamine by polycondensation using a methyl ketone water system. The polyamideimine was treated at 280 to 300 ° <p for 3 hours in a nitrogen atmosphere, a polyamide benzimidazole having an inherent viscosity of 1.93 being obtained. It was found by IR adsorp-

so tionsspektralanalyse, daß die Umwandlung zu dem Polyamid-benzimidazol mehr als 95% war, und dieses Polymere hatte wiederkehrende Einheiten der folgenden Formelso tion spectral analysis that the conversion to the Polyamide-benzimidazole was more than 95%, and this polymer had repeating units of the following formula

5555

6060

Durch Berechnung wurde gefunden, daß der hydrophile Parameter (Hp) des Polymeren 0,65 betrug. Wenn der Nr/s-Wert dieses Polymeren gemäß dem The hydrophilic parameter (Hp) of the polymer was found by calculation to be 0.65. If the Nr / s value of this polymer according to the

21 2221 22

in der U S-Pa ten (schrift 35 67 632 beschriebenen Vcr- Wasser bei 800C während 5 Minuten behandelt fahren berechnet wurde, fand man, daß der obige und dann auf gleiche Weise wie oben beschrieben Wert 12 betrug, und damit fiel das so erhaltene untersucht. Wurde die Vorderseite (die Oberfläche, Polymere nicht mehr in den Rahmen der US- die während der Membranhcrslcllung beim VerPatentschrift. 5 dampfen des Lösungsmittels mit Luft in Kontaktin the US patent (writing 35 67 632 described Vcr water treated at 80 0 C for 5 minutes was calculated, it was found that the value above and then in the same way as described above was 12, and that dropped Was the front side (the surface, polymers no longer in the scope of the US during the membrane sealing in the patent specification. 5 vapor the solvent in contact with air

war, die Rückseite bedeutet die Oberfläche cnt-was, the back means the surface cnt-

b) Erfindungsgemäße Herstellung der Membran gcgcngcsctzt der Vorderseite) so angebracht, daß sieb) Production according to the invention of the membrane gcgcngcsctzt the front side) attached so that it

die Seite der Losung mit hohem Druck begrenzte.limited the side of the high pressure solution.

Dieses Polyamid-bcnzimidazol wurde in N-Mc- so betrug die durchdringende Wassermenge 3,0 l/m2/This polyamide-benzimidazole was in N-Mc- so the amount of water penetrating was 3.0 l / m 2 /

thylpyrrolidon gelöst, so daß die Polymcrkonzcn- io Std., d. h. das Zurückhaltcvcrmögcn betrug 98%,thylpyrrolidone dissolved, so that the polymer concentration io hours, i.e. H. the level of restraint was 98%,

(ration IS Gewichtsprozent betrug, und dann wurde und die Wasserpermeabilität betrug 570. Wurde die(ration IS was weight percent, and then and the water permeability was 570. Was the

Lithiumchlorid darin gelöst in einer Menge von Rückseite der Lösungsscitc mit hohem Druck aus-Lithium chloride dissolved therein in an amount from the back of the solution kitc with high pressure

20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymergewicht. gesetzt, so betrug die durchdringende Wassermenge20 percent by weight, based on the weight of the polymer. set, the amount of penetrating water was

Die entstehende Lösung wurde mit einem Mikro- 3,2 l/m2/Std., das Salzzurückhaltcvcrmögcn war 94%,The resulting solution was dissolved at a micro-3.2 l / m 2 / hour, the salt retention capacity was 94%,

filter filtriert und in einer Dicke von 60 μ auf eine 15 und die Wasserpermeabilität betrug 610.Filter filtered and at a thickness of 60 μ on a 15 and the water permeability was 610.

glatte Glasplatte bei Zimmertemperatur mittels einer Zum Vergleich wurde ein Copolyamid mit einersmooth glass plate at room temperature by means of a. For comparison, a copolyamide with a

Rakel gegossen. Das aufgegossene Material wurde inhcrentcn Viskosität von 1,60 aus 100 MolprozentCast squeegee. The poured material had a viscosity of 1.60 out of 100 mole percent

während 15 Minuten bei 130°C getrocknet und dann m-Phcnylcndiamin, 30 Molprozcnt Tcrephthaloyl-dried for 15 minutes at 130 ° C and then m-Phcnylcndiamin, 30 Mol% Tcrephthaloyl-

in Methanol bei 300C während ungefähr 30 Mi- chlorid und 70 Molprozent Isophthaloylchlorid durchin methanol at 30 0 C for about 30 micloride and 70 mol percent isophthaloyl chloride through

nuten zusammen mit der Glasplatte eingetaucht. 20 Lösungspolykondensation bei niedriger Temperaturgrooves immersed together with the glass plate. 20 Solution polycondensation at low temperature

Die Folie wurde von der Glasplatte abgeschält hergestellt, wobei man ein N-McthylpyrrolidonsystcmThe film was made peeled from the glass plate using an N-methylpyrrolidone system

und in eine große Wassermenge bei Zimmcrtcm- gemäß dem in der US-Patentschrift 35 67 632 bc-and in a large amount of water at room temperature according to the method described in US Pat.

pcralurcine Nacht lang eingetaucht. schricbenen Verfahren verwendete. Dann wurde einepcralurcine immersed long night. The various procedures used. Then became a

Die so hergestellte Membran war transparent 15gcwichtspro7xntige Lösung des MischpolymerisatsThe membrane produced in this way was transparent, 15% by weight solution of the copolymer

und sah dunkelbraun aus. Die Dicke der Membran 25 in N-Mcthylpyrrolidon, das 20 Gewichtsprozent Li-and looked dark brown. The thickness of the membrane 25 in N-methylpyrrolidone, the 20 percent by weight Li

bctrug 33 bis 36 μ, und der Wassergehalt betrug thiumchlorid, bezogen auf das Gewicht des Polymeren,bctrug 33 to 36 μ, and the water content was thium chloride based on the weight of the polymer,

56%. Ein Teil der entstehenden Membran wurde enthielt, hergestellt. Aus dieser Lösung bildete man56%. A portion of the resulting membrane was prepared. From this solution one formed

geschnitten, getrocknet und der Atom-Absorptions- eine farblose semitransparente Membran mit einercut, dried and the atomic absorption a colorless semitransparent membrane with a

analyse unterworfen. Man fand, daß die Menge an Dicke von 40 bis 44 μ, wobei man die oben bc-subject to analysis. The amount of thickness was found to be from 40 to 44 μ, using the above bc-

rcsllichcm Lithiumchlorid geringer als 0,003% war. 30 schricbenen Trocknungs- und EintauchbedingungenReal lithium chloride was less than 0.003%. 30 different drying and immersion conditions

Die feuchte Membran wurde in einer Umkehr- verwendete.The wet membrane was used in reverse.

Osmose-Vorrichtung verwendet, die insbesondere so Die entstehende Membran wurde dem gleichen gebaut war, daß sie einen Druck bis zu 150 kg/cm2 Durchlässigkeitstest bei einem Druck von 6,0 kg/cm2 aushicll. Die Fläche der Membran betrug 11,3 cm2. unter Verwendung einer 0,105%igen Salzlösung un-Es wurde ein Träger mit einer Porengröße von 35 terworfen. Wenn die Vorderseite die Seite der Lösung 5 μ verwendet, der eine gesinterte rostfreie Stahl- mit hohem Druck begrenzte, war der Wasserdurchschcibc und Filterpapier enthielt. Die Membran Muß 2,2 l/m2/Std., das Salzzurückhaltevermögen bcwurdc so angebracht, daß die Oberfläche, die bei der trug 28%, und die Wasserpermeabilität war 420. ersten Stufe der Mcmbranhcrstellung beim Trocknen Wurde die Rückseite der Membran der Lösungsseite in Kontakt mit Luft war, der Lösungsseitc mit 40 mit hohem Druck ausgesetzt, so betrug der Wasserhohem Druck benachbart war. Eine Salzlösung mit zufluß 2,5 l/m2/Std., das Salzzurückhaltevermögcn einer Konzentration von 0,105% (mit einem osmo- betrug 9,4%, und die Wasserpermeabilität betrug 477. tischen Druck von 0,75 atm, bestimmt bei 25°C) Diese Membran wurde außerdem mit heißem wurde bei dem Durchlässigkeitstest verwendet, der Wasser von 8O0C während 5 Minuten behandelt bei 250C und einem Druck von 6,0 kg/cm2 durch- 45 und auf gleiche Weise wie oben untersucht. Wurde geführt wurde. die Vorderseite der Lösungsseite mit hohem DruckOsmosis device was used, which in particular was so constructed that it was able to withstand a pressure of up to 150 kg / cm 2 permeability test at a pressure of 6.0 kg / cm 2 . The area of the membrane was 11.3 cm 2 . Using a 0.105% saline solution, a support with a pore size of 35 was obtained. When the front side used the 5μ side of the solution that bounded a sintered stainless steel with high pressure, the water bleed and filter paper was included. The membrane must be 2.2 l / m 2 / h, the salt retention capacity was so attached that the surface area that was used for the 28%, and the water permeability was 420. The first stage of the membrane production during drying, the back of the membrane became the solution side was in contact with air exposed to the high pressure solution side, the water high pressure was adjacent. A saline solution with an inflow of 2.5 l / m 2 / hour, the salt retention capacity at a concentration of 0.105% (with an osmo was 9.4%, and the water permeability was 477. Table pressure of 0.75 atm, determined at 25 ° C) This membrane was also hot was used in the permeation test, the water of 8O 0 C for 5 minutes, treated at 25 0 C and a pressure of 6.0 kg / cm 2 transit 45 and tested in the same manner as above . Has been led. the front of the solution page with high pressure

Die Menge an Wasser, die durch die Membran ausgesetzt, so betrug der Wasserdurchfluß 1,0 l/m2/The amount of water exposed through the membrane, the water flow rate was 1.0 l / m 2 /

durchdrang, wurde periodisch bestimmt, und die Std., das Salzzurückhaltevermögen war 50%, und diepermeated was determined periodically, and the hours, the salt retention was 50%, and the

Salzkonzcntration des durchgedrungenen Wassers Wasserpermeabilität Wp betrug 190. Wurde die Rück-The salt concentration of the permeated water, the water permeability Wp, was 190.

wurdc konduktometrisch bestimmt, um das Salz- 50 seite so angeordnet, daß sie die Lösungsseite mitwas conductometrically determined to be arranged around the salt side in such a way that it was the solution side with

zurückhtiltcvcrmögen zu bestimmen. Man fand als hohem Druck begrenzte, betrug der Wasserdurch-can be determined. It was found that the high pressure was limited, the water flow

Ergcbnis, daß der Wasserdurchgang 5,4 l/m2/Std. fluß 1,65 l/m2/Std., das Salzzurückhaltevermögen bc-Result that the water passage 5.4 l / m 2 / hour. flow 1.65 l / m 2 / hour, the salt retention capacity bc-

bctrug und daß das Salzzurückhaltevermögen 95% trug 41%, und die Wasserpermeabilität Wp betrugbctrug and that the salt retention was 95%, 41%, and the water permeability was Wp

betrug, und die Wasserpermeabilität Wp betrug 1030. 314.and the water permeability Wp was 1030,314.

Der obige Versuch wurde auf gleiche Weise wieder- 55The above experiment was repeated in the same way

holt, mit der Ausnahme, daß die Oberfläche, die mit R . · 1 ?fetches, with the exception that the surface that begins with R. · 1 ?

der Luft in Kontakt gewesen war, so angeordnet e 1 s ρ 1 e I
war, daß sie die Seite mit der Hochdrucklösung
had been in contact with air, so arranged e 1 s ρ 1 e I
was that she was the side with the high pressure solution

begrenzte. Man fand, daß die Wassermenge, die Gemäß dem gleichen Verfahren, wie es im Beidurchdrang, 6,0 I/m2/Std. betrug, das Salzzurückhalte- 60 spiel 1 beschrieben wurde, wurde ein Copolyamidvcrmögcn war 93,5%, und die Wasserpermeabilität benzimidazol mit einem hydrophilen Parameter Hp Wp betrug 1140. Es ist leicht ersichtlich, daß die in von 0,61 und einer inherenten Viskosität von 1,45 diesem Beispiel hergestellte Membran eine gute aus 100 Molprozent Terephthaloylchlorid, 80 MoI-Wasscrpcrmcabilität und eine hohe Entsalzungs- prozent 2,4-Diaminodiphenylamin und 20 Molproaktivität selbst bei einem so niedrigen Druck wie 65 zent 4,4'-Diaminodiphenyläther hergestellt.
6,0 kg/cm2 zeigt. Dieses Mischpolymerisat wurde dann in N-Methyl-
limited. It was found that the amount of water obtained by the same procedure as that used in the two permeation was 6.0 l / m 2 / hr. When the salt retention was described in Game 1, a copolyamide property was 93.5%, and the water permeability of benzimidazole with a hydrophilic parameter Hp Wp was 1140. It is easily seen that the m of 0.61 and an inherent viscosity of 1.45 this example produced a good membrane made from 100 mole percent terephthaloyl chloride, 80 mole percent water viscosity and a high desalting percent 2,4-diaminodiphenylamine and 20 mole proactivity even at a pressure as low as 65 percent 4,4'-diaminodiphenyl ether.
6.0 kg / cm 2 . This copolymer was then in N-methyl

Einc Membran, die auf die gleiche Weise wie oben pyrrolidon so gelöst, daß die Copolymerkonzentra-A membrane which, in the same way as above, has dissolved pyrrolidone in such a way that the copolymer concentration

bcschricbcn hergestellt wurde, wurde mit heißem tion 15 Gewichtsprozent betrug. CalciumchloridBcschricbcn was produced with hot tion was 15 percent by weight. Calcium chloride

wurde dann zugegeben und homogen in der Lösung in einer Menge von 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymergewicht, gelöst. Aus dieser Lösung stellte man unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben eine Membran her.was then added and homogeneous in the solution in an amount of 20 percent by weight, based on the polymer weight, dissolved. From this solution, under the same conditions as in Example 1 described a membrane.

Die entstehende Membran hatte eine Dicke von 23 μ und einen Wassergehalt von 65,5%. Als Ergebnis der Atom-Absorptionsanalyse fand man, daß die Menge an Calciumchlorid, die in der Membran zurückblieb, 0,019% betrug.The resulting membrane had a thickness of 23 μ and a water content of 65.5%. As a result atomic absorption analysis found that the amount of calcium chloride contained in the membrane remained was 0.019%.

Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 wurde die Membran dem Durchlassigkeitsversuch bei einem Druck von 6,0 kg/cm2 unterworfen, wobei man eine 0,105%ige Salzlösung verwendete. Wurde die Vorderoberfläche der Lösungsseile mit hohem Druck ausgesetzt, so war der Wasserdurchfluß 6,47 l/m2/Std., die Wasserpermeabilität Wp betrug 1230, und das Salzzurückhaltevermögen betrug 93%. Wurde die Rückseite der Lösungsseitc mit hohem Druck ausgesetzt, so betrug die durchdringende Wassermenge 6,37 l/m2/Std., die Wasserpermeabilität betrug 1210, und das Salzzurückhaltcvermögcn betrug 92%.Using the same apparatus as in Example 1, the membrane was subjected to the permeability test at a pressure of 6.0 kg / cm 2 using a 0.105% saline solution. When the front surface of the loosening cords was subjected to high pressure, the water flow rate was 6.47 l / m 2 / hour, the water permeability Wp was 1230, and the salt retention was 93%. When the back of the solution side was subjected to high pressure, the permeating amount of water was 6.37 l / m 2 / hour, the water permeability was 1,210, and the salt retention was 92%.

Beispiel 3Example 3

Die untersuchte Membran hatte eine Dicke von f0 μ und einen Wassergehalt von 28%.The membrane examined had a thickness of f0 μ and a water content of 28%.

Beispiel 5Example 5

Eine Lösung, die 15 Gewichtsteile des Copolyamid-benzimidazols von Beispiel 2, 4,5 Gewichtsteile Lithiumchlorid und 80,5 Gewichtsteile N-Methylpyr-A solution containing 15 parts by weight of the copolyamide-benzimidazole of Example 2, 4.5 parts by weight of lithium chloride and 80.5 parts by weight of N-methylpyr

wurde hergestellt und mit einem ■rt, anschließend wurde die Lösung te in einer Dicke von 350 μ gegossen.was produced and marked with a rt, then the solution te poured to a thickness of 350 μ.

während 15 Minuten bei 1300C, der Gießling in Wasser bei Zimmerrend eines Tages eingetaucht. Diefor 15 minutes at 130 0 C, the casting immersed in water one day at room Rend. the

rolidon enthielt.contained rolidon.

Mikrofilter filtriMicrofilter filtri

auf eine Glaspiaon a Glaspia

Man trockneteOne dried

und dann wurdeand then became

temperatur wartemperature was

entstehende Membran hatte eine Dicke von 75 μ und einen Wassergehalt von 67%.the resulting membrane had a thickness of 75 μ and a water content of 67%.

Die so gebildete Membran wurde in der gleichenThe membrane thus formed was in the same

Umkehr-Osmose-Vorrichtung wie im Beispiel 1 verwendet, und dqr Durchlässigkeitsversuch wurde bei Lg/cm2 durchgeführt, wobei man eine die 1,0 Gewichtsprozent eines anor- |s, wie in Tabelle 2 im folgenden anldete. Die Ergebnisse sind ebenfallsReverse osmosis apparatus as used in Example 1, and the permeability test was carried out at Lg / cm 2 using the 1.0 weight percent of an inorganic as shown in Table 2 below. The results are also

25°C unter 80
wäßrige Lösiint
ganischen Salz
gegeben, verwe
25 ° C below 80
aqueous solution
Ganic salt
given, dwell

in Tabelle 2 angegeben.given in Table 2.

Eine 3,5%ige Salzlösung (mit einem osmotischen Druck von 24,5 atm, bestimmt bei 250C) wurde in die gleiche Umkehr-Osmose-Vorrichtung, die im Beispiel 1 beschrieben wurde, gegeben. Eine Membran, die auf gleiche Weise, wie im Beispiel 2 beschrieben wurde, hergestellt wurde, wurde daran angebracht, und dann wurde der Durchlässigkeitsversuch bei einem Druck von 100 kg/cm2 durchgeführt. Wenn die Vorderseite der Membran so angeordnet wurde, daß sie die Lösungsseite mit hohem Druck begrenzte, strömte Wasser in einer Menge von 27,3 l/m2/Std. durch, die Wasserpermeabilität betrug 362, und das Salz-Zurückhaltevermögen betrug 97%. Wurde die Rückseite der Membran so angebracht, daß sie die Lösungsseite mit hohem Druck begrenzte, betrug der Wasserzufluß 33,5 l/m2/Std., die Wasserpermeabilität betrug 445, und das Salzzurückhaltevermögen betrug 89%.A 3.5% saline solution (with an osmotic pressure of 24.5 atm, determined at 25 ° C.) was placed in the same reverse osmosis device that was described in Example 1. A membrane prepared in the same manner as described in Example 2 was attached thereto, and then the permeability test was carried out at a pressure of 100 kg / cm 2. When the face of the membrane was arranged to confine the high pressure solution side, water flowed in an amount of 27.3 l / m 2 / hr. through, the water permeability was 362, and the salt retention was 97%. When the back of the membrane was attached to delimit the solution side with high pressure , the water flow rate was 33.5 l / m 2 / hour, the water permeability was 445, and the salt retention was 89%.

Beispiel 4Example 4

Eine 15gewichtsprozentige Lösung des Copolyamid-benzimidazols von Beispiel 2 in N-Mcthylpyrrolidon wurde auf eine Glasplatte gegossen und bei 1000C während 3 Minuten getrocknet. Der Gießling wurde dann in eine 40% ige wäßrige Lösung aus Calciumchlorid bei 100°C während 10 Minuten eingetaucht, wobei man eine gelbe semitransparente Membran erhielt.A 15gewichtsprozentige solution of the copolyamide-benzimidazole of Example 2 in N-Mcthylpyrrolidon was cast on a glass plate and dried at 100 0 C for 3 minutes. The casting was then immersed in a 40% strength aqueous solution of calcium chloride at 100 ° C. for 10 minutes, a yellow semitransparent membrane being obtained.

Nach dem Eintauchen in eine große Wassermenge während 3 Tagen wurde die Membran dem Umkehr-Osmose-Versuch bei einem Druck von 80 kg/cm2 bei 25°C unter Verwendung einer 3,5%igen Salzlösung unterworfen. Wurde die Vorderseite der Membran so angebracht, daß sie die Lösungsseite mit hohem Druck begrenzte, betrug der Wasserzufluß 2,34 l/m2/Std., die Wasserpermeabilität Wp betrug 42, und das Salzzurückhaltevermögen betrug 95%.After immersing in a large amount of water for 3 days, the membrane was subjected to the reverse osmosis test at a pressure of 80 kg / cm 2 at 25 ° C. using a 3.5% saline solution. When the face of the membrane was attached to delimit the solution side with high pressure , the water flow rate was 2.34 l / m 2 / hour, the water permeability Wp was 42, and the salt retention was 95%.

Tabelle 2Table 2

Art desType of

anorganischeninorganic

SalzesSalt

WasserzuflußWater inflow

(l/m2/Std.)(l / m 2 / hour)

Wasser- SalzWater salt

permeabilität zurückhaltcvermögenpermeability retention capacity

CaCl2 CaCl 2

LiNO3 LiNO 3

NaNO3 NaNO 3

Ca(NQj)2 Ca (NQj) 2

14,0
17,5
16,0
15,8
14,3
16,5
14.0
17.5
16.0
15.8
14.3
16.5

195
244
222
220
185
230
195
244
222
220
185
230

Beispiel 6Example 6

99,199.1

99,599.5

99,899.8

98,298.2

98,598.5

99,8·99.8

Eine Lösung, die 6 g des Copolyamid-benzimidazols von Beispiel 2 mit einer inherenten Viskosität von 1,45 und Il ,8 g Calciumchlorid und 30 g N-Methylpyrrolidon enthielt, wurde auf eine Glasplatte gegossen und während 15 Minuten bei 1300C in Luft getrocknet. Der Gießling wurde in einer großen Wassermenge bei Zimmertemperatur zusammen mit der Glasplatte eingetaucht, um restliches Lösungsmittel und Calciumchlorid daraus zu entfernen. Man erhielt so ein£ Membran mit einer Dicke von 28 μ.A solution which contained 6 g of the copolyamide-benzimidazole from Example 2 with an inherent viscosity of 1.45 and II, 8 g calcium chloride and 30 g N-methylpyrrolidone was poured onto a glass plate and at 130 ° C. in air for 15 minutes dried. The casting was immersed in a large amount of water at room temperature together with the glass plate to remove residual solvent and calcium chloride therefrom. A membrane with a thickness of 28 μ was obtained in this way.

Die so gebildete Membran wurde in der gleichen Vorrichtung^ wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist, verwendet, jund der Durchlässigkeitsversuch wurde unter einem Druck von 80 kg/cm2 unter Verwendung einer l,05%igen Salzlösung durchgeführt, wobei die Temperaturider als Beschickungsmaterial verwendeten Lösung, wie in Tabelle 3 angegeben, variiert wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 3 angegeben. The membrane thus formed was used in the same apparatus as described in Example 1, and the permeability test was carried out under a pressure of 80 kg / cm 2 using a 1.05% saline solution with the temperatures used as the feed material Solution, as indicated in Table 3, was varied. The results are also given in Table 3.

609 524/389609 524/389

Tabelle 3Table 3

srcs Membrandicke 0')srcs membrane thickness 0 ') nachafter Temperatur der BeschickungslösungFeed solution temperature 50"C50 "C Salzzurück-Salt return KO1CKO 1 C SalzzurückSalt back vorbefore Anwendunguse 251C25 1 C hallc-hallc- hallc-hallc- Anwendunguse des Druckesof pressure Salzzurück- Wasser-Salt return water ver mögencapital Wasserwater vermogcnbe able to des Druckesof pressure Wasserwater haltc- ZuflußHaltc- influx (%)(%) zuflußinflow (%)(%) zuflußinflow vermögencapital (%) (l/m2/Std.)(%) (l / m 2 / hour) (l/m2/Std.)(l / m 2 / hour) (l/m2/Sld.)(l / m 2 / Sld.)

Copolyamidbenzimidazol Copolyamide benzimidazole

2828

Beispiele 7 bis 20Examples 7-20

15,515.5

96,6 33,896.6 33.8

92,092.0

45,545.5

88.588.5

Die Permeabilität einer pcrmsclcktivcn Membran kann ebenfalls durch direkte Osmose gegenüber einer Lösung mit einem osmotischcn Druck bestimmt werden. Um dies zu zeigen, wurden die folgcndcn Versuche durchgeführt.The permeability of a plastic membrane can also be compared by direct osmosis a solution can be determined with an osmotic pressure. To show this, the following were made Tests carried out.

Zu einer Lösung aus N-Mcthylpyrrolidon, die 15 Gewichtsprozent des Copolyamid-benzimidazols von Beispiel 2 enthielt, gab man ein anorganisches Salz oder eine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht, wie in Tabelle 4 angegeben, in den in Tabelle 4 angegebenen Mengen, und die entstehende Lösung wurde gemäß dem im Beispiel I beschriebenen Verfahren zu einer Membran vergossen. Die so gebildete Membran wurde als Diaphragma zwischen Salzwasser mit einer Konzentration von 4,0 Gewichtsprozent (der osmotische Druck betrug 32,5 atm, bestimmt bei 25° C) und reinem Wasser verwendet, und die Wasserdurchlässigkeitsgeschwindigkeit und die Salzdurchlässigkeitsgeschwindigkeit wurden bei 25°C bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.To a solution of N-Mcthylpyrrolidon, the Containing 15 percent by weight of the copolyamide-benzimidazole of Example 2, an inorganic one was added Salt or a low molecular weight compound as indicated in Table 4, in those listed in Table 4 indicated amounts, and the resulting solution was according to that described in Example I. Method potted into a membrane. The membrane thus formed was used as a diaphragm between Salt water with a concentration of 4.0 percent by weight (the osmotic pressure was 32.5 atm, determined at 25 ° C) and pure water used, and the water permeability rate and the salt permeation rate was determined at 25 ° C. The results are in Table 4 specified.

Tabelle 4Table 4

Beispiel Nr.Example no. ZusatzstoffAdditive Menge**)Lot**) WassergehaltWater content Dicke derThickness of the WasserzuflußWater inflow SalzzuflußSalt influx 00 der Membranthe membrane Membranmembrane ArtArt 11 (%)(%) (/')(/ ') ^g/cm2/sek)^ g / cm 2 / sec) ^g/cm2/sek)^ g / cm 2 / sec) 77th 22 18,418.4 1313th 5,85.8 0,0050.005 88th LiCILiCI 55 21,821.8 55 10,010.0 0,0100.010 99 LiClLiCl 1010 24,324.3 55 16,016.0 0,0130.013 IOIO LiCILiCI 2020th 50,650.6 1717th 57,057.0 0,0150.015 IlIl LiCILiCI II. 54,554.5 1313th 150.0150.0 0,1000.100 1212th LiCILiCI 33 56,056.0 3030th 295,0295.0 0,1250.125 1313th CaCI2 CaCI 2 55 22,022.0 44th 7,47.4 0,0850.085 1414th CaCl2 CaCl 2 IOIO 31,031.0 1414th 12,412.4 0,0530.053 1515th CaCI2 CaCI 2 2020th 37,037.0 55 44,344.3 0,0940.094 1616 CaCI2 CaCI 2 2020th 46,046.0 1818th 131,0131.0 0,2340.234 1717th CaCl2 CaCl 2 1515th 65,565.5 2323 360,0360.0 0,2630.263 1818th Mg(ClO4),Mg (ClO 4 ), 2020th 21,221.2 2121 8,38.3 0,0030.003 1919th Harnstoffurea 2020th 24,324.3 1818th 11,211.2 0,0510.051 2020th GlycerinGlycerin 31,031.0 2828 10,110.1 0,0240.024 Vergleich*)Comparison*) LiCILiCI 4242 8686 0,930.93

*) Aromatisches Polyamid, hergestellt im Beispiel 1 als Vergleichspolymeres, wurde als Substratpolymeres verwendet. **) Die Menge an Zusatzstoff wurde durch Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, ausgedrückt.*) Aromatic polyamide, produced in Example 1 as a comparative polymer, was used as the substrate polymer. **) The amount of additive was expressed by weight percent based on the weight of the polymer.

Beispiel 21Example 21

Eine Lösung aus Ν,Ν-Dimethylacetamid, die ein Copolyamid-imin in einer Konzentration von 15 Gewichtsprozcnt enthielt, wurde aus 25 Molprozent Tcrcphthaloylchlorid, 75 Molprozent Isophthaloylchlorid, 80 Molprozcnt 2,4-Diaminodiphenylamin und 20 Molprozcnt 4,4'-Diaminodiphcnylüther hergestellt, wobei man eine Lösungspolymerisation in Anwesenhcit von Ν,Ν-Dimcthylacetamid bei niedriger Temperatur auf übliche Weise durchführte. Zu der Lösung fügte man dann Propylcnoxyd in einer äquimolaren Menge zu der Chlorwasserstoffsäure, die in der Lösung war, und erwärmte die Lösung während einer Stunde auf 1000C, um das Copolyamid-imin in das entsprechende Copolyamid-benzimidazol zu überführen. Gemäß der IR-Analyse wurde bestätigt, daß in dem Copolyamid-imin Cyclodehydratisierung stattgefunden hatte. Das entstehende Copolyamid-benzimidazol hatte eine inherente Viskosität von 0,71 und einen hydrophilen Parameter von 0,61.A solution of Ν, Ν-dimethylacetamide, which contained a copolyamidimine in a concentration of 15 percent by weight, was prepared from 25 mol percent of phthaloyl chloride, 75 mol percent of isophthaloyl chloride, 80 mol percent of 2,4-diaminodiphenylamine and 20 mol percent of 4,4'-diaminodiphynyl ether, a solution polymerization in the presence of Ν, Ν-Dimcthylacetamid at low temperature carried out in the usual way. To the solution then were added Propylcnoxyd in an equimolar amount to the hydrochloric acid was in the solution, and the solution was heated for one hour at 100 0 C to the copolyamide-imine to transfer benzimidazole copolyamide in the corresponding. According to the IR analysis, it was confirmed that cyclodehydration had occurred in the copolyamidimine. The resulting copolyamide-benzimidazole had an inherent viscosity of 0.71 and a hydrophilic parameter of 0.61.

Die entstehende Polymerlösung wurde in zwei Teile geteilt. Lithiumchlorid wurde zu einem Teil in einerThe resulting polymer solution was divided into two parts. Lithium chloride became a part in one

Menge von 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, zugefügt. Dann wurden die zwei Teile der Lösung getrennt auf Glasplatten gegossen, bei 115° C während 15 Minuten getrocknet und in Methanol bei Zimmertemperatur zusammen mit der Glasplatte eingetaucht.Amount of 20 percent by weight based on the weight of the polymer was added. Then the two parts of the solution poured separately onto glass plates, dried at 115 ° C. for 15 minutes and immersed in methanol at room temperature together with the glass plate.

Unter Verwendung der so gebildeten Membranen wurde der Durchlässigkeitstest bei 25° C und einem Druck von 6,0 kg/cm2 durchgeführt, wobei man eine 0,105%ige Salzlösung verwendete. Jede Membran wurde so angebracht, daß die Vorderseite die Seite der Lösung mit hohem Druck begrenzte.Using the membranes thus formed, the permeability test was carried out at 25 ° C and a pressure of 6.0 kg / cm 2 using a 0.105% saline solution. Each membrane was placed so that the face delimited the side of the high pressure solution.

Die Membran, die aus der lithiumchloridfreien Lösung hergestellt war (die geringe Mengen an Chlorwasserstoffsäure, Propylenoxyd und Propylenchlorhydrin enthielt), hatte eine Dicke von 15 μ und einen Wassergehalt von 25%. Beim Durchlässigkeitstest dieser Membran betrug der Wasserzufluß 0,50 l/m2/ Std., die Wasserpermeabilität Wp betrug 95, und das Entsalzungsverhältnis betrug 98,5%.The membrane made from the lithium chloride-free solution (containing small amounts of hydrochloric acid, propylene oxide and propylene chlorohydrin) had a thickness of 15 μm and a water content of 25%. In the permeability test of this membrane, the inflow of water was 0.50 l / m 2 / hour, the water permeability Wp was 95, and the desalination ratio was 98.5%.

Die Membran, die man aus der Lösung hergestellt hatte, die 20 Gewichtsprozent Lithiumchlorid, bezogen auf das Polymere, enthielt, hatte eine Dicke von 18 μ und einen Wassergehalt von 54%. Beim Durchlässigkeitstest dieser Membran betrug der Wasserzufluß 3,8 l/m2/Std., die Wasserpermeabilität Wp betrug 720, und das Salzzurückhaltevermögen war 97,6%.The membrane which had been produced from the solution which contained 20 percent by weight of lithium chloride, based on the polymer, had a thickness of 18 μm and a water content of 54%. In the permeability test of this membrane, the water inflow was 3.8 l / m 2 / hour, the water permeability Wp was 720, and the salt rejection was 97.6%.

B e i s ρ i e 1 22B e i s ρ i e 1 22

Gemäß dem im Beispiel 1 beschriebenen Polymerisationsverfahren wurde ein Polyamid-imin mit den folgenden StruktureinheitenAccording to the polymerization process described in Example 1, a polyamide-imine with the following structural units

--OCHN--OCHN

NHCONHCO

Π)Π)

--0CHN--0CHN

(2)(2)

Die NR/s-Werte des Polyamidimins (1) wurden, gemäß dem Verfahren der obenerwähnten US-Patentschrift 35 67 632 berechnet, und man fand, daß dieser Wert 6,5 betrug und [das Polyamid-imin somit unter den Rahmen der US-Patentschrift fiel. Der Nr/s-Wert des Polyamid-benzimidazols (2) wurde berechnet, und man fand, daß der WJert 12 betrug und daß das Polymere (2) somit nicht mehr unter die genannte US-Patentschrift fiel.The NR / s values of the polyamidimine (1) were determined according to the method of the aforementioned U.S. patent 35 67 632 calculated, and it was found that this value was 6.5 and [the polyamide-imine thus below fell outside the scope of the US patent. The Nr / s value of the polyamide-benzimidazole (2) was calculated, and the WJ was found to be 12 and that the polymer (2) thus no longer came under the aforementioned US patent specification.

Eine Lösung, die I^ Gewichtsteile des Polymeren (1), 3 Gewichtsteile Lithiumchlorid und 87 Gewichtsteile N-Methylpyrrolidonl enthielt, wurde hergestellt. Auf ähnliche Weise wurde eine Lösung, die 10 Gewichtsteile Polymeres (2),
■ S und 87 Gewichtstei
A solution containing 15 parts by weight of the polymer (1), 3 parts by weight of lithium chloride and 87 parts by weight of N-methylpyrrolidone was prepared. In a similar manner, a solution containing 10 parts by weight of polymer (2),
■ S and 87 parts by weight

aus 2,4-Diaminodiphenylamin und Isophthaloylchlorid hergestellt.made from 2,4-diaminodiphenylamine and isophthaloyl chloride.

Ein Teil des so gebildeten Polyamid-imins wurde der Cyclodehydratisierung auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben unterworfen, wobei man ein Polyamid-benzimidazol mit den folgenden Struktureinheiten Part of the polyamide-imine thus formed was subjected to cyclodehydration in the same manner as in Example 1 described, using a polyamide-benzimidazole with the following structural units

erhielt, worin mehr als 95 Gewichtsprozent der Amidiminbindungen in Amid-benzimidazolbindungen überführt waren.obtained in which greater than 95 percent by weight of the amidimine linkages were converted into amide-benzimidazole bonds.

3 Gewichtsteile Lithiumchlorid N-Methylpyrrolidon enthielt,3 parts by weight of lithium chloride contained N-methylpyrrolidone,

hergestellt. Beide Ljösungen wurden auf eine Glasplatte gegossen, bei 1300C während 15 Minuten getrocknet und in Wasser bei Zimmertemperatur während eines Tages eingetaucht.manufactured. Both Ljösungen were cast on a glass plate, immersed at 130 0 C for 15 minutes, dried and resuspended in water at room temperature during one day.

Die so erhaltenen Membranen, die sich von den Polymeren (1) und (J2) ableiteten, wurden dem Durchlässigkeitstest bei 25° C und einem Druck von 80 kg/ cm2 unterworfen, wobei man die gleiche Umkehr-Osmose-Vorrichtung wie im Beispiel 1 verwendete und eine l,0%ige Salzlösung einsetzte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.The membranes thus obtained derived from the polymers (1) and (J2) were subjected to the permeability test at 25 ° C and a pressure of 80 kg / cm 2 using the same reverse osmosis device as in Example 1 and employed a 1.0% saline solution. The results are shown in Table 5.

Tabelle 5Table 5

3535

4040

SubstratpolymerSubstrate polymer ι Polymeresι polymer PolymeresPolymer mit sichwith himself mit sichwith himself wiederagain wiederagain holendenfetching holendenfetching EinA EinA heiten (2)units (2) heiten (1)units (1) (Ver(Ver gleichs-equal probe)sample) 5252 Membrandicke (μ)Membrane thickness (μ) 4848 6565 Wassergehalt (1Zo)Water content ( 1 zo) 5353 17,817.8 WasserzuflußgeschwindigkeitWater inflow rate 4,34.3 248248 Wasserpermeabilität Wp Water permeability Wp 6060 98,698.6 Salzzurückhaltevermögen (%)Salt retention capacity (%) 92,192.1

Aus den Versuchsergebnissen in Tabelle 5 ist ersichtlich, daß die N-arylsubstituierte Benzimidazolbindung die permselektiven Eigenschaften stark verbessert. It can be seen from the test results in Table 5 that the N-aryl-substituted benzimidazole bond the permselective properties greatly improved.

Beispiel 23Example 23

Gemäß dem im Beispiel 1 beschriebenen Polymerisationsverfahren wurde ein Copolyamid-benzimidazol aus 80 Molprozent 2,4-Diaminodiphenylamin und 20 Molprozent 3,3'-Diaminodiphenylsulfon hergestellt. Dieses Polymere hatte einen hydrophilen Parameter Hp von 0,61.According to the polymerization process described in Example 1, a copolyamide-benzimidazole was prepared from 80 mole percent 2,4-diaminodiphenylamine and 20 mole percent 3,3'-diaminodiphenyl sulfone. This polymer had a hydrophilic parameter H p of 0.61.

Auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde eine Lösung des Polymeren in N-Methylpyrrolidon mit einer polymeren Konzentration von 15 Gewichtsprozent hergestellt, und daraus wurde eine Membran hergestellt.In the same way as described in Example 1, a solution of the polymer in N-methylpyrrolidone was made at a polymeric concentration of 15 percent by weight, and was made therefrom made a membrane.

Zum Vergleich wurde ein Polyamid aus 3,3'-Diaminodiphenylsulfon und Terephthaloylchlorid ge-For comparison, a polyamide was made from 3,3'-diaminodiphenyl sulfone and terephthaloyl chloride

muß dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Diese Probe wurde als Vcrgleichspolymcrcs verwendet. Unter Verwendung des so gebildeten Polyamids wurde auf gleiche Weise wie oben beschrieben eine Membran hergestellt.must follow the same procedure as described in Example 1 manufactured. This sample was used as a comparative polymer used. Using the polyamide thus formed, was carried out in the same manner as a membrane described above.

Die so hergestellten beiden Membranen wurden dem Umkehr-Osmose-Versuch bei 25°C unter einem Druck von 80 kg/cm2 unterworfen, wobei man eine l,0%igc Salzlösung verwendete. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt.The two membranes produced in this way were subjected to the reverse osmosis test at 25 ° C. under a pressure of 80 kg / cm 2 , using a 1.0% saline solution. The results are shown in Table 6.

Tabelle 6Table 6

SubslralpolymcrcsSubsidiary Polymcrcs 2424 Polyamidpolyamide Copoly-Copoly- (Vcrgleichs-(Comparative amid-amide probc)probc) benzimid-benzimide azolazole 5353 Wassergehalt (%)Water content (%) 6161 5050 Membrandicke (μ)Membrane thickness (μ) 5353 17,617.6 Wasscrzufluß (l/m2/Std.)Water inflow (l / m 2 / hour) .32,8.32.8 244244 Wasserpermeabilität Wp Water permeability Wp 455455 66,566.5 Salzzurückhaltcvcrmögcn (%)Salt retention capacity (%) 96,096.0 Beispielexample

Gemäß dem Polymerisationsverfahren und dem Erwürmungs-Cyclodchydratisierungsvcrfahrcn von Beispiel 1 wurde ein Copolyamid-benzimidazol mit einer inhcrcntcn Viskosität von 0,65 aus 2,03 g (0,007 Mol) I,S-Diamino^-dianilinobenzol, 0,324 g (0,003 Mol) Mctaphenylcndiamin und 2,03 g(0,01 Mol) Isophthaloylchlorid hergestellt. Dieses Polymere hatte einen hydrophilen Parameter Hp von 0,62.According to the polymerization process and the worm cyclodochydration process of Example 1, a copolyamide-benzimidazole having an inherent viscosity of 0.65 was prepared from 2.03 g (0.007 mol) of I, S-diamino ^ -dianilinobenzene, 0.324 g (0.003 mol) of methaphenylcinediamine and 2.03 g (0.01 mole) of isophthaloyl chloride were prepared. This polymer had a hydrophilic parameter H p of 0.62.

Dann wurden 2,0 g dieses Polymeren homogen in einer Lösung gelöst, die 20 g N-Methylpyrrolidon und 0,60 g Lithiumchlorid enthielt, und die entstehende Lösung wurde auf eine Glasplatte in einer Gießdicke von ungefähr 200 μ gegossen und in einem Trockner mit Thermostat bei 1100C getrocknet, bis die Menge an restlichem Lösungsmittel auf ungefähr 60% vermindert war. Dann wurde der Gießling in eine große Menge ionenausgetauschtes Wasser während eines Tages eingetaucht.Then 2.0 g of this polymer was homogeneously dissolved in a solution containing 20 g of N-methylpyrrolidone and 0.60 g of lithium chloride, and the resulting solution was poured onto a glass plate in a casting thickness of about 200 μ and placed in a dryer with a thermostat dried at 110 ° C. until the amount of residual solvent was reduced to approximately 60%. Then the casting was immersed in a large amount of ion-exchanged water for one day.

Die entstehende Membran hatte eine Dicke von 45 μ und einen Wassergehalt von 56%.The resulting membrane had a thickness of 45 μ and a water content of 56%.

Unter Verwendung der gleichen Umkehr-Osmose-VorricKtung wie im Beispiel 1 wurde der Umkehr-Osmosc-Tcst der so gebildeten Membran unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 21 beschrieben durchgeführt. Der Wasserzufluß betrug 20,8 l/n^/Std., die Wasserpermeabilität Wp betrug 290, und das SaIzzurückhaltcvermögcn betrug 88%.Using the same reverse osmosis device as in Example 1, the reverse osmosis test of the membrane thus formed was carried out under the same conditions as described in Example 21. The water inflow was 20.8 l / n / hour, the water permeability Wp was 290, and the salt retention was 88%.

Beispiele 25 bis 35Examples 25 to 35

Polymere, die die in Tabelle 7 angegebenen Strukturcinhcitcn enthielten, wurden gemäß den im folgenden beschriebenen Polymerisationsverfahren hergestellt, und Membranen wurden nach den in Tabelle 8 angegebenen Bedingungen hergestellt. Die Ergebnisse der Durchlässigkcitsvcrsuche dieser Membranen sind in Tabelle 9 aufgeführt.Polymers having the structural features shown in Table 7 were prepared according to the polymerization procedures described below, and membranes were prepared according to the conditions given in Table 8. The results the permeability tests for these membranes are shown in Table 9.

Verfahren zur Herstellung der PolymerenProcess for the preparation of the polymers

(I) 70 Molprozcnt 2,4-Diaminodiphenylmethan und 30 Molprozcnt m-Aminobcnzocsäurchydrazid wurden mit Tcrcphlhaloylchlorid in N-Mcthylpyrrolidon umgesetzt. Das entstehende Polymere wurde in Wasser ausgefällt und bei 3000C während 3 Stunden bei vermindertem Druck aufbewahrt, wobei man das gc-(I) 70 mol percent 2,4-diaminodiphenylmethane and 30 mol percent m-aminobenzocic acid hydrazide were reacted with methyl haloyl chloride in N-methylpyrrolidone. The resulting polymer was precipitated in water and stored at 300 0 C for 3 hours under reduced pressure, the gc-

wünschte Polymere enthielt. Die Struktur des Polymeren wurde durch Infrarol-Absorptionsanalyse bestimmt. Man beobachtete die charakteristischen Absorptionslinicn des Oxadiazolrings bei 1080 cm"1, und die charakteristischen Absorptionslinicn desdesired polymers contained. The structure of the polymer was determined by infrared absorption analysis. The characteristic absorption lines of the oxadiazole ring at 1080 cm " 1 and the characteristic absorption lines of

ίο N-substiluicrtcn Imidazolrings wurden bei 1320 cm"1 und 1380 cm"1 beobachtet.ίο N-substiluicrtcn imidazole rings were observed at 1320 cm " 1 and 1380 cm" 1 .

(II) Ein Polymeres wurde hergestellt, indem man 70 Molprozcnt 2,4-Diaminodiphcnylamin und 30 Molprozent Isophlhaloyldihydrazid mit Tcrephthaloylchlorid auf gleiche" Weise wie oben bei (1) beschrieben umsetzte.(II) A polymer was prepared by adding 70 mole percent 2,4-diaminodiphynylamine and 30 mole percent Isophthalyl dihydrazide with tcrephthaloyl chloride in the same "manner as described in (1) above implemented.

(III) Ein Copolyamid-imin wurde aus 75 Molprozcnt Tcrcphthaloylchlorid 25 Molprozcnt Fumarylchlorid und 2,4-Diaminodiphenylamin gemäß dem Grenzflächcnpolymcrisationsvcrfahrcn hergestellt, wobei man ein Mcthyläthylkcton-Wassersystem verwendete, und dann wurde das entstehende Polyamidamin in N-Mcthylpyrrolidon, das eine geringe Menge an Chlorwasscrstoffsäurc enthielt, gelöst, und dann wurde die Lösung 2 Stunden bei 12O0C gerührt; dabei erhielt man das gewünschte Polymere. Die Struktur des Polymeren wurde durch IR-Analyse bestimmt.(III) A copolyamido-imine was prepared from 75 mole percent of phthaloyl chloride, 25 mole percent of fumaric chloride and 2,4-diaminodiphenylamine according to the interfacial polymerization method using a methylethylctone-water system, and then the resulting polyamidoamine in N-methylpyrrolidone was made into a small amount of N-methylpyrrolidone Hydrochloric acid contained dissolved, and then the solution was stirred for 2 hours at 120 0 C; the desired polymer was obtained. The structure of the polymer was determined by IR analysis.

(IV) 80 Molprozcnl 2,4-Diaminodiphcnylamin und 20 Molprozcnt 2,4-Diamino-4'-carboxydiphcnylaminhydrochlorid wurden mit Tcrcphthaloylchlorid in N-Mcthylpyrrolidon polymerisiert. Calciumhydroxyd wurde in die entstehende Polymcrlösung in einer Menge gegeben, die ausreichte, um 95% der in der Lösung vorhandenen Chlorwasscrstoffsäurc zu neutralisicrcn. Die Lösung wurde dann 2 Stunden bei 1200C gerührt, wobei man das gewünschte Polymere enthielt.(IV) 80 mol percent 2,4-diaminodiphynylamine and 20 mol percent 2,4-diamino-4'-carboxydiphynylamine hydrochloride were polymerized with phthaloyl chloride in N-methylpyrrolidone. Calcium hydroxide was added to the resulting polymer solution in an amount sufficient to neutralize 95 percent of the hydrochloric acid present in the solution. The solution was then stirred for 2 hours at 120 ° C., the desired polymer being contained.

(V) 20Molprozent 4-Chlorformyl-N-(3-chlorformyl)-phthalimid der folgenden Formel(V) 20 mole percent 4-chloroformyl-N- (3-chloroformyl) phthalimide of the following formula

ClOCClOC

COClCOCl

80 Molprozcnt Tcrephthaloylchlorid und 100 Molprozent 2,4-Diaminodiphenylamin wurden polymerisiert und cyclodehydratisiert auf gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, und wobei man ein PoIymeres erhielt.80 mole percent tcrephthaloyl chloride and 100 mole percent 2,4-diaminodiphenylamine were polymerized and cyclodehydrated in the same manner as described in Example 1, and using a Polymeres received.

(VI) Ein Polymeres wurde aus 4-(2,4-Diaminoanilino)-diphenyläther und Terephthaloylchlorid gemäß dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. (VI) A polymer was prepared from 4- (2,4-diaminoanilino) diphenyl ether and terephthaloyl chloride according to the method described in Example 1 prepared.

(VII) Ein Polymeres wurde hergestellt, indem man 70 Molprozcnt l,3-Diamino-2,4-dianilinobenzol und 30 Moiprozent 3,3'-Diaminodiphenylsulfon mit Terephthaloylchlorid gemäß dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren umsetzte.(VII) A polymer was prepared by adding 70 mole percent 1,3-diamino-2,4-dianilinobenzene and 30 mole percent 3,3'-diaminodiphenyl sulfone with terephthaloyl chloride according to that described in Example 1 Procedure implemented.

(VIII) Die Polymerisation und Cyclodehydratisierung wurde auf gleiche Weise wie oben unter (IV) beschrieben durchgeführt, wobei man 75 Molprozent l^-Diamino^-dianilinobcnzol, 25 Molprozcnt(VIII) The polymerization and cyclodehydration were carried out in the same manner as in (IV) above carried out, with 75 mol percent l ^ -diamino ^ -dianilinobcnzol, 25 mol%

m-Aminobcnzocsüurehydrazid und Terephthafoyfchlorid verwendete. Durch IR-Analyse wurde bestätigt, daß unter den verwendeten Cyclodehydratisierungsbedingungen hauptsächlich der N-Phenylbcnzimiduzolring gebildet wurde und kaum LJm-Wandlung des Hydrazide zu dem Oxadiazotring auftrat. m-Aminobenzoc acid hydrazide and terephthalic acid chloride used. It was confirmed by IR analysis that under the cyclodehydration conditions used mainly the N-phenylbenzimiduzole ring was formed and LJm conversion of the hydrazide to the oxadiazotene ring hardly occurred.

(IX) Gemäß dem in »Journal of Polymer Science«, 50, 511 (1961) beschriebenen Verfahren wurde die Schmclzkondensation durchgeführt, wobei man 70 Molprozcnt 3-Amino-4-(N-phenyI)-ammobenzoesäurephcnylcster und 30 Molprozent m-Aminobenzoesäurephcnylcster verwendete.(IX) According to the method described in "Journal of Polymer Science", 50, 511 (1961), the Melt condensation carried out, 70 mol% of 3-amino-4- (N-phenyI) -ammobenzoic acid methyl ester and 30 mole percent used methyl m-aminobenzoic acid.

(X) Gemäß dem in den Beispielen der US-Patentschrift 33 89 122 beschriebenen Verfahren wurde Polyamidiminhydrazid hergestellt, indem man 3-Amino-4-(N-4-biphenyl)-aminobenzoylhydrazid mit Terephthaloylchlorid in N-Mcthylpyrrolidon umsetzte. Calciumhydroxyd wurde zu der entstehenden Polymerlösung in einer Menge zugegeben, die ausreichte, um 95% der in der Lösung vorhandenen Chlorwasserstoffsäure zu neutralisieren. Die Lösung wurde dann 2 Stunden bei 120° C aufbewahrt, wobei man das gewünschte Polymere erhielt.(X) According to the examples of the US patent 33 89 122 method described was polyamideimine hydrazide prepared by adding 3-amino-4- (N-4-biphenyl) -aminobenzoylhydrazide reacted with terephthaloyl chloride in N-methylpyrrolidone. Calcium hydroxide was added to the resulting polymer solution in an amount sufficient to To neutralize 95% of the hydrochloric acid present in the solution. The solution then became Stored at 120 ° C. for 2 hours, the desired polymer being obtained.

PCI) Das gewünschte Polymere wurde hergestellt, indem man l,3-PhenyIen-2,2'-bis-[5-carboxy-(N-phenyf)-benzimidazol] der folgenden FormelPCI) The desired polymer was made, by adding 1,3-phenylene-2,2'-bis- [5-carboxy- (N-phenyf) -benzimidazole] the following formula

HOOCHOOC

COOHCOOH

mit ^'-Diphenylmethandiisocyanat bei 160 bis 18O0C in N-MethylpyrVolidon polymerisierte.polymerized with ^ '- Diphenylmethandiisocyanat at 160 to 18O 0 C in N-MethylpyrVolidon.

Tabelle 7Table 7

Struktureinheiten und inherente Viskosität der PolymerenStructural units and inherent viscosity of the polymers

StruktureinheUStructural unit

'/ink'/ inc

- - OCHN- - OCHN

(70%)(70%)

(30%)(30%)

0,950.95

OCHNOCHN

(70%)(70%)

(30%)(30%)

1,131.13

OCHNOCHN

(75%)(75%)

--OCHN--OCHN

(25%)(25%)

1,531.53

609 524/389609 524/389

3333

Fortsetzungcontinuation

SlrukluneiialhälSlrukluneiialhäl

3434

ochn-ZV \.ochn-ZV \.

\A\ A

(80%)(80%)

\A\ A

COOCaICOOCaI

(20%)(20%)

OCHNOCHN

(80%) --OCHN(80%) --OCHN

W /W /

(20%)(20%)

/J/ J

--OCHN--OCHN

c-/~Sc- / ~ S

N NN N

-H-C IH C--H-C IH C-

\ AA /\ AA /

N NN N

(70%) Wi (70%) Wi

OCHN -f ]pSO2 OCHN -f ] pSO 2

NHCO-NHCO-

Fortsetzung Struktureinheit Continuation of structural unit

(VIII) 44-(VIII) 44-

3535

3636

(75%)(75%)

-(-OCHN-/ V-CONHNHC- (- OCHN- / V-CONHNHC

(25%)(25%)

-HNOC-HNOC

A-/YV-A- / YV-

CONH-CONH-

TabelleTabel

Bedingungen bei der Herstellung der MembranConditions in the manufacture of the membrane

') Gewichtsteile.') Parts by weight.

2) Das Gießen wurde bei Zimmertemperatur auf einer Glasplatte unter Verwendung einer Rakel durchgeführt. 2 ) Casting was carried out at room temperature on a glass plate using a doctor blade.

3) NMR = N-Methylpyrrolidon. 3 ) NMR = N-methylpyrrolidone.

Beispiel NrExample no PolymeresPolymer "p"p Mengelot Lösungsmittelsolvent Mengelot ZusatzstoffAdditive Mengelot GießPour
dickethickness
Trocknendry
ArtArt 0,650.65 1010 ArtArt 8787 ArtArt 33 (°C/min)(° C / min) 2525th (I)(I) 0,660.66 1010 NMPNMP 8787 LiClLiCl 33 320320 130
15
130
15th
2626th (H)(H) NMPNMP LiClLiCl 320320 130
15
130
15th

3737

3838

Fortsetzungcontinuation

Beispiel Nr. PolymeresExample No. Polymer

Art H1, Type H 1 ,

(111) 0,66(111) 0.66

(IV) 0,69(IV) 0.69

(V)(V)

(Vl)(Vl)

0,650.65

0,550.55

(VII) 0,59(VII) 0.59

Mengelot

1010

1515th

1010

1010

1818th

Lösungsmittel ZusatzstoffSolvent additive

Art Menge Art MengeType amount type amount

(VIII) 0,64(VIII) 0.64

(IX) 0,62(IX) 0.62

(X)(X)

(Xl)(Xl)

0,640.64

NMP 87 NMP 79 NMP 87 NMP 87 NMP 75 NMP 80 NMP 90 NMP 86 NMP 87 NMP 79 NMP 87 NMP 87 NMP 75 NMP 80 NMP 90 NMP 86

0,550.55

2121

7373

LiClLiCl

CaCI,CaCI,

LiCILiCI

LiCILiCI

LiCILiCI

CaCI2 CaCI 2

LiCILiCI

CaCI2 CaCI 2

LiClLiCl

Gieß-
dickc
(»Ρ)
Casting
dickc
(»Ρ)
Trocknen
( C'mini
dry
(C'mini
350350 125
17
125
17th
220220 128
16
128
16
320320 130
15
130
15th
320320 130
15
130
15th
250250 125
14
125
14th
300300 130
15
130
15th
400400 1.30
16
1.30
16
320320 130
15
130
15th
250250 130
15
130
15th

') Gcwichtstcilc.') Weight.

2) Das Gießen wurde bei Zimmertemperatur auf einer Glasplatte unter Verwendung einer Rakel durchgeführt. 2 ) Casting was carried out at room temperature on a glass plate using a doctor blade.

3) 3 ) NMR = N-Mcthylpyrrolidon.NMR = N-methylpyrrolidone.

Tabelle 8 (Fortsetzung) Eigenscharten der MembranenTable 8 (continued) Characteristics of the membranes

Beispiel Nr. Wasscr-Example no. gehalt*)salary*) Membran-Membrane- KonzenConc Druckpressure Wasserwater ■ 100.■ 100. Wasserwater Salzzurück-Salt return dickethickness tration dertration of zuflußinflow permeabilitätpermeability haltevermögcnholding assets (%)(%) Ausgangs-Initial
lösung**)solution**)
69,669.6 GOGO (%)(%) (kg/cm2)(kg / cm 2 ) (l/m2/Std.)(l / m 2 / hour) (Wp)(Wp) (%)(%) 2525th 55,755.7 7373 1,01.0 8080 38,238.2 530530 95,795.7 2626th 62,362.3 6464 1,01.0 8080 25,225.2 350350 89,689.6 2727 57,457.4 6666 1,01.0 8080 42,542.5 590590 93,893.8 2828 58,058.0 5353 1,01.0 8080 28,828.8 400400 71,471.4 2929 60,360.3 6262 1,01.0 8080 20,320.3 282282 97,997.9 3030th 65,965.9 6565 1,01.0 8080 13,513.5 187187 99,199.1 3131 71,071.0 7474 3,53.5 100100 24,324.3 325325 98,898.8 3232 51,051.0 8585 1,01.0 8080 41,241.2 570570 94,594.5 3333 61,561.5 4848 0,50.5 8080 17,817.8 235235 98,698.6 3434 50,350.3 6262 1,01.0 8080 21,321.3 296296 92,492.4 3535 • v ,,, . . Gewicht• v ,,,. . weight
*) Wassergehalt = *) Water content =
7171 1,01.0 8080 13,213.2 183183 99,599.5
des Wassers, das inof the water that is in der Membranthe membrane enthalten istis included

*) Als Ausgangslösung wurde eine wäßrige NaCI-Lösung verwendet.*) An aqueous NaCl solution was used as the starting solution.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Pcrmsclektive polymere Membran, dadurch gekennzeichnet, daß1. Pcrmsclektiv polymeric membrane, characterized in that I. (I) die Membran im wesentlichen aus einem filmbildendcn linearen Polymeren besteht, das als Hauptstruktureinheiten sich wiederholende N-Aryl-substituierte Benzimidazoleinheiten (A) der allgemeinen FormelI. (I) the membrane consists essentially of a film-forming linear polymer which as main structural units repeating N-aryl-substituted benzimidazole units (A) of general formula (A-I)(A-I) IOIO und/oderand or N NN N y \ / νy \ / ν —C Ar. C——C Ar. C— N NN N (A-2)(A-2) Ar,Ar, Ar,Ar, enthält, worin Y eine Gruppecontains where Y is a group —CONH——CONH— —NHCO-—NHCO- —CONHNHCO——CONHNHCO— —NHCONH——NHCONH— —NHCNHNHC——NHCNHNHC— und/oderand or —C—NHNHCNH——C — NHNHCNH— Il IlIl Il oooo bedeutet, m Null oder 1 darstellt, Ar1 eine aromatische Gruppe mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen bedeutet, die in der Formel A-I dreiwertig und in der Formel A-2 vierwertig ist, die beiden Stickstoffatome in jedem Ring an zwei benachbarte Kernkohlenstoffatome der Gruppe Ar1 gebunden sind, und Ar2 und Ar3 einwertige aromatische Gruppen mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei die Einheiten der Formeln A-I und/oder A-2 direkt ober über zweiwertige organische Gruppen (B), worin die durchschnittliche Zahl der Atome ausschließlich der Wasserstoffatome nicht größer als 80 ist, und wobei die beiden Enden der Gruppen (B), die an den Einheiten (A) gebunden sind, Kohlenstoffatome sind, miteinander verbunden sind;denotes, m denotes zero or 1, Ar 1 denotes an aromatic group with up to 15 carbon atoms which is trivalent in the formula AI and tetravalent in the formula A-2, the two nitrogen atoms in each ring to two adjacent core carbon atoms of the group Ar 1 are bonded, and Ar 2 and Ar 3 are monovalent aromatic groups with up to 15 carbon atoms, the units of the formulas AI and / or A-2 directly or via divalent organic groups (B), in which the average number of atoms excluding hydrogen atoms is not greater than 80, and wherein both ends of the groups (B) bonded to the units (A) are carbon atoms, are linked to each other; (2) der Parameter Hp der hydrophilen Eigenschaft, ausgedrückt durch die folgende Formel, des linearen Polymeren mindestens 0,4 beträgt:(2) the parameter H p of the hydrophilic property, expressed by the following formula, of the linear polymer is at least 0.4: HH == W11 W 11 p Gesamtanzahl der Atome ausschließlich der Wasserstoffatome in dem Polymeren p Total number of atoms excluding hydrogen atoms in the polymer worin N11 die Anzahl der Wasserstoffbindungseinheiten ist, die durch die polaren Gruppen in dem gesamten Polymeren zur Verfügung gestellt werden und durch das Produkt der Anzahl (N A) der Wasserstoffbindungsgruppen in dem gesamten Polymeren und deren Wasserstoffbindungsfestigkeit (Gk) ausgedrückt wird, und N1 die Zahl der ionischen Gruppen in dem gesamten Polymeren bedeutet, mit der Maßgabe, daß die Anzahl der ionischen Gruppen nicht 1 pro 500 Einheiten des Molekulargewichts des Polymeren überschreitet;where N 11 is the number of hydrogen bonding units provided by the polar groups in the entire polymer and is expressed by the product of the number (N A ) of hydrogen bonding groups in the entire polymer and their hydrogen bonding strength (Gk), and N 1 means the number of ionic groups in the entire polymer provided that the number of ionic groups does not exceed 1 per 500 units of the molecular weight of the polymer; (3) das lineare Polymere in einem Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelgemisch, ausgewählt unter Ν,Ν-Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylsulfoxyd und/oder Hexamethylphosphoramid, das gegebenenfalls bis zu 5 Gewichtsprozent Lithiumchlorid enthalten kann, bei 250C unter Bildung einer mindestens 7gewichtsprozentigen Lösung löslich ist und(3) the linear polymer in a solvent or solvent mixture, selected from Ν, Ν-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide and / or hexamethylphosphoramide, which can optionally contain up to 5 weight percent lithium chloride, at 25 0 C with formation of at least 7 weight percent Solution is soluble and II. die Membran aus einer Lösung hergestellt wird, die enthältII. The membrane is made from a solution which contains a) das lineare Polymere mit einer N-Aryl-substituierten Benzimidazolstruktur unda) the linear polymer with an N-aryl-substituted benzimidazole structure and b) ein aprotisches polares organisches Lösungsmittel, das die Fähigkeit besitzt, das lineare Polymere darin aufzulösen, vorzugsweise zusammen mitb) an aprotic polar organic solvent, which has the ability to linear Dissolve polymers in it, preferably together with c) einer Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht von nicht mehr als 500, die in dem organischen Lösungsmittel b) und in dem nachstehenden Nicht-Lösungsmittel d) löslich ist,c) a low molecular weight compound of not more than 500 present in the organic solvent b) and soluble in the following non-solvent d) is, indem manby (1) die Lösung teilweise in einem solchen Ausmaß verfestigt, daß die erhaltene, teilweise verfestigte Membran sich selbst trägt bzw. selbsterhaltende Eigenschaften aufweist, und(1) the solution partially solidifies to such an extent that the partially solidified membrane obtained is self-supporting or has self-sustaining properties, and (2) man die teilweise verfestigte Membran in ein Nicht-Lösungsmittel d) für das lineare Polymere a) eintaucht, das mit dem organischen Lösungsmittel b) verträglich ist, wobei mindestens 75 Gewichtsprozent des organischen Lösungsmittels b) oder des organischen Lösungsmitels b) und der Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht c), die in der teilweise verfestigten Membran zurückgeblieben sind, extrahiert werden.(2) the partially solidified membrane is immersed in a non-solvent d) for the linear polymer a) the one with the organic Solvent b) is compatible, at least 75 percent by weight of the organic Solvent b) or the organic solvent b) and the low molecular weight compound c) which are in the partial solidified membrane remain, can be extracted. 2. Verfahren zur Herstellung einer permselektiven polymeren Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einer Lösung hergestellt wird, die enthält2. A method for producing a permselective polymeric membrane, characterized in that the membrane is produced from a solution which contains a) das lineare Polymere mit einer N-arylsubstituierten Benzimidazolstruktur unda) the linear polymer with an N-aryl-substituted benzimidazole structure and b) ein aprotisches polares Lösungsmittel, das die Fähigkeit besitzt, das lineare Polymere darin aufzulösen, vorzugsweise zusammen mitb) an aprotic polar solvent that has the ability to remove the linear polymer to dissolve in it, preferably together with c) einer Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht von nicht mehr als 500, die in dem organischen Lösungsmittel b) und in dem nachstehenden Nicht-Lösungsmittel d) löslich ist,c) a low molecular weight compound of not more than 500 present in the organic solvent b) and soluble in the following non-solvent d) is, indem manby
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